استفاده از پلی‌اسید حاصل از لیگنین مالئیک‌دار شده به‌عنوان کاتالیزور در چسب اوره- لیگنین- گلی‌اکسال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

عضو هیات علمی دانشگاه سمنان

چکیده

در حال حاضر یافتن کاتالیزور باکیفیت بالا و دوستدار محیط‌زیست برای چسب­های گرماسخت از اهمیت بالایی برخوردار می­باشد. هدف از این تحقیق، بررسی تأثیر استفاده از پلی­اسید حاصل از لیگنین مالئیک­دار شده به‌عنوان کاتالیزور در چسب اوره- لیگنین- گلی­اکسال می­باشد. به همین منظور در مرحله اول، واکنش فنولاسیون لیگنین به‌منظور افزایش گروه­های هیدروکسیل انجام شد. سپس لیگنین اصلاح شده با مالئیک انیدرید واکنش داده شد تا پلی­اسید بر پایه لیگنین مالئیک­دار شده حاصل گردد. در مرحله بعد، مقادیر متفاوت کاتالیزور تولیدی (0،1،2 و 3 درصد) به چسب اوره- لیگنین- گلی­اکسال اضافه گردید و چسب تهیه‌شده در ساخت تخته خرده چوب استفاده شد. ویژگی­های مختلف چسب و تخته تولیدی مطابق روش­های استاندارد اندازه‌گیری شد و با تخته‌هایی که در آنها از کاتالیزور کلرید آمونیوم استفاده‌شده بود (به‌عنوان نمونه شاهد) مقایسه گردید. همچنین رفتار حرارتی چسب قبل و بعد از افزودن کاتالیزور با استفاده از دستگاه آنالیز گرماسنج روبشی تفاضلی (DSC) موردبررسی قرار گرفت. به‌طورکلی نتایج این تحقیق نشان داد که پلی اسید حاصل از لیگنین مالئیک­دار شده می­تواند به‌عنوان کاتالیزور مؤثر برای چسب اوره- لیگنین- گلی‌اکسال مورداستفاده قرار گیرد. نتایج بررسی­های فیزیکی شیمیایی چسب نشان داد که با افزایش میزان کاتالیست تا 3 درصد، میزان pH و زمان ژله­ای شدن چسب به‌طور پیوسته کاهش می‌یابد. آنالیز DSC نشان داد که افزودن کاتالیست پلی اسید موجب کاهش بیشتر دمای انعقاد چسب در مقایسه با کلرید آمونیوم می‌گردد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از بررسی‌های فیزیکی و مکانیکی تخته‌های تولیدی، افزودن 3 درصد پلی اسید بر پایه لیگنین موجب بهبود معنی­دار مقاومت­های مکانیکی (چسبندگی داخلی، مدول‌الاستیسته و مقاومت خمشی) و پایداری ابعاد تخته خرده چوب می­گردد.

کلیدواژه‌ها


[1] Moubarik, A., Mansouri, H.R., and Pizzi, A., 2013. Improving UF particleboard adhesives water resistance by small albumin and sunflower oil additions. Holz Roh Werckst 71: 277-279.
[2] Lubis, MAR., Park, B.D., and Lee, S.M., 2017. Modification of urea-formaldehyde resin adhesives with blocked isocyanates using sodium bisulfite. International Journal of Adhesion and Adhesive 73: 118-124.
[3] Younesi-Kordkheili, H., and Pizzi, A., 2017. Improving Physical and Mechanical Properties of New Lignin- Urea- Glyoxal Resin by Nanoclay. Holz Roh Werckst 75: 885-891.
[4] Xing, C., Zhang, S.Y., Deng, J., and Wang, S., 2007. Urea-formaldehyde-resin gel time as affected by the pH value, solid content, and catalyst. Journal of Applied Polymer Science. 103: 1566–1569.
[5] Pizzi, A., 1994. Advanced Wood Adhesives Technology; CRC Press: Boca Raton, FL, USA.
[6] Lu, Z., Wu, Q., and Mc, NS., 2000. Chemical coupling in wood fiber and polymer composites: A review of coupling agents and treatments. Wood and Fiber Science. 32: 88-104.
[7] Gao, S., Liu, Y., Wang, C., Chu, F., Xu, F., and Zhang, D., 2020. Synthesis of Lignin- Based Polyacid Catalyst and Its Utilization to Improve Water Resistance of Urea-formaldehyde Resins. Polymers. 12: 2-12.
[8] Hu, L., Pan, H., Zhou, Y., and Zhang, M., 2011. Methods to improve lignin reactivity as a phenol substitute and as a replacement for other phenolic compounds: A brief review. Bioresources. 6:3515-3525,
[9] Sun, Q.N., H.S.E Cy., and Shupe., T.F., 2014. Effect of different catalysts on urea-formaldehyde resin synthesis. Journal of Applied Polymer. 131: 1-7.
[10] Fan, D., Li, J., and Chang, J., 2009. On the structure and cure acceleration of phenol–urea-formaldehyde resins with different catalysts. European Polymer Journal. 45: 2849-2857.
[11] Younesi-Kordkheili, H., 2015. Reduction of Formaldehyde Emission from Particleboard by Phenolated Kraft Lignin. Journal of Adhesion. 92:150527102921008.
[12] Younesi-Kordkheili, H., and Pizzi, A., 2016. Acid Ionic Liquids as a New Hardener in Urea-Glyoxal Adhesive Resins. Polymers. 8: 1-14.
[13] Younesi-Kordkheili, H., and Pizzi, A., 2017. Ionic Liquids as Enhancers of Urea-Glyoxal Panel Adhesives as Substitutes for Urea-Formaldehyde Resins. Holz Roh Werckst. 75: 481-483.
[14] Sackey, E., Semple, K.E., Oh, SW., and Smith, G.D., 2008. Improving core bond strength of particleboard through particle size redistribution. Wood and fiber science: Journal Society of Wood Science and Technology. 40:214-224.
[15] Kardos, J.L., Dudu, K., and Dave, R. 1986. Void growth and resin transport during the processing of thermosetting—Matrix composites. Advanced Polymer Science. 80: 101–123.
[16] Cui, H.W., and Du, G.B., 2013. Development of a novel polyvinyl acetate type emulsion curing agent for urea Formaldehyde resin. Wood Science and Technology. 47: 105–119.