تاثیر ذرات نانورس و سازگارکنندگی پلی‌پروپیلن اکسیدشده در فاز مذاب بر خواص مکانیکی و فیزیکی چندسازه چوب پلاستیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد فرآورده‌های چندسازه چوب، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 مربی گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

4 استاد گروه شیمی، دانشکده مستقل شیمی، دانشگاه امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

این تحقیق با هدف بررسی اثر ذرات نانورس و سازگارکنندگی پلی‌پروپیلن اکسیدشده در فاز مذاب بر خواص مکانیکی و فیزیکی چندسازه چوب پلاستیک حاصل از آرد گیاه نی (Phragmites australis) و پلی‌پروپیلن انجام شد. بدین‌منظور پلی‌پروپیلن به‌روش مذاب و طی مدت 2 ساعت، در مجاورت اکسیژن هوا و الکل 1- دودکانول اکسید شد. سپس آرد گیاه نی با نسبت وزنی 50 درصد با فاز پلیمری به‌همراه سازگارکننده در دو سطح (0 و 3 درصد) و ذرات نانورس در 3 سطح (0، 2 و 4 درصد) در دستگاه مخلوط‌کن داخلی به‌مدت 6 دقیقه و تحت دمای 165 درجه سانتی‌گراد مخلوط شد. در نهایت نمونه‌های آزمونی با ابعاد 2×150×150 میلی‌متر با استفاده از دستگاه پرس گرم ساخته شد. خواص مکانیکی و فیزیکی نمونه‌ها نظیر مدول و مقاومت‌های کششی و خمشی، مقاومت به ضربه، جذب آب و واکشیدگی ضخامتی بلندمدت مطابق آیین‌نامه‌های استاندارد ASTM مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از سازگارکننده سبب بهبود کلیه خواص مکانیکی و فیزیکی چندسازه گردید. همچنین نتایج حاکی از آن بود که خواص مکانیکی و فیزیکی چندسازه چوب‌پلاستیک به‌استثنای مقاومت به ضربه فاقدار، با افزایش مقدار نانورس بهبود یافته است. مطالعات ساختاری کامپوزیت و چگونگی پراکنش نانو ذرات نیز با استفاده از طیف‌سنجی تفرق اشعه ایکس و تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان داد که توزیع ذرات نانورس در زمینه پلیمری از نوع ساختارهای بین‌لایه‌ای بوده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Madhoushi, M., Dahmardeh New Castle, CE. and Vtbrsa, d., 2008. Internal Bond Strength, Thickness Swelling and Water Absorption in Wood, 3-Layer Made of a Mixture of Straw (Surface layer) and Commercial Types (middle layer). First National Conference of Raw Materials and the Development of the Country's Wood and Paper industry. December 13-12. Gorgan University of Agriculture and Natural Resources. (In Persian).  

[2] Lu, J.Z., Wu, Q. and Negulescu, I., 2005. Wood-Fiber/High-Density-Polyethylene Composites: Coupling Agent Performance. Journal of Applied Polymer Science, 96(1): 93–102.

[3] Fu, J., Naguib, H.E., 2006. Effect of Nano clay on the Mechanical Properties of PMMA/Clay Nano composites Foams, Journal of Cellular Plastic, 42(4): 325-342.

[4] Shokrieh, M. and Sonbolestan, A., 2007. Effects of Structural Parameters on Mechanical Properties Polymer/Clay Nano composites. Journal of Polymer Science and Technology, 20(2): 187-195.

[5] Abdouss, M., SHarifi-Sanjani, N. and Bataille, P., 1999. Oxidation of Polypropylene in a Solution of Monochlorobenzene. Journal of Applied Polymer Science, 47 (14): 3417-3427

[6] Carlsson, D.J., Brousseau, R. and Wiles, D.M., 1986. Reaction of Sulfur Dioxide with Oxidized Polyolefin. Journal of Polymer Degradation and Stability, 15(1): 67-79.

[7] Shlyapnikov, Y., Mar’in, A. and Eur, A.P., 1987. New Phenomena Observed on Dissolution of Low- Molecular Compounds in Polymers: Antioxidant Solubility. Journal of Polymer, 23(8): 629-632.

[8] Kazemi Najafi, S., Bahra, A. and Abdouss, M., 2010. Effect­ of Oxidized Polypropylene as a New Compatibilizer on Water Absorption and Mechanical Properties of Wood Flour/Polypropylene Composites. Journal of Applied Polymer Science, 119(1): 438-432.

[9]  Adhikary, K.B., Pang, S. and Staiger, M.P., 2008. Long-term Moisture Absorption and Thickness Swelling Behavior of Recycled Thermoplastics Reinforced with Pinus radiata sawdust. Journal of Chemical Engineering, 142 (2): 190-198.

[10]  Xue, Y., Veazie, D., Glinsey, C., Wright, M. and Rowell, R.W., 2003. Mechanical and Physical Properties of Wood Fiber Composite under the Influence of Temperature. The 7 International Conference on Wood Fiber- Plastic Composites and other Natural Fiber. May 19-20, Madison, Wisconsin, USA: 339-343.

[11]  Broysiak, S., Paukszta, D. and Helwig, M., 2006. Flammability of Wood-Polypropylene Nano composites. Polymer Degradation and Stability, 91(12): 3339-3343.

[12]  Han, G., Lei, Y., Wu, Q., Kojima, Y. and Suzuki, S., 2008. Bamboo-Fiber Filled High Density Polyethylene Composites; Effect of Coupling Treatment and Nano-clay. Journal of Polymer and the Environment, 16 (2): 123-130.

[13]  Reisi Nafchi, H., Abdouss, M., Kazemi Najafi, S., Mohebbi gargari, R. and Mazhar, M., 2015. Effects of Nano-clay Particles and Oxidized Polypropylene Polymers on Improvement of the Practical Properties of Wood-Polypropylene Composite. Advanced Composite Materials, 24(3): 239-248.

[14] Wang, H., Zheng, C., Elkovitch, M., Lee, J. and Koelling, K.W., 2001. Processing and Properties of Polymeric Nano composites. Journal of polymer Engineering Science, 41(11), 246-246.

[15] Wang, L.; Wang, K.; Chen, L.; Zhang, Y., He, C., 2006. Preparation, Morphology and Thermal/Mechanical Properties of Epoxy/ Nano-clay Composite. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 37(11): 1890-1896.

[16] Wu, Q., Lei, Y., Clemons, C.M., Yao, F., Xu, y. and Lian, K., 2007. Proportions of HDPE/Clay/Wood Nano composites. Journal of Plastic Technology, 27(2), 108-115.

[17] Karimzadeh, F., Ghasemali, OR. and Salemzadeh, SA., 2005. Nano-materials, Properties, Production and Application. Scientific Jihad Center of Esfahan University. 169 Pp. (In Persian).

[18] Reddy, C.R., Sardashti, A.P. and Simon, L.C., 2010. Preparation and Characterization of Polypropylene–Wheat Straw–Clay Composites. Composites Science and Technology, 70(12): 1674-1680.

[19] Kord, B., Ekrami, M. and Roohani, M., 2014. Effect of Nano-clay Particles Content on the Mechanical Properties of Wood Flour-Polypropylene Composites Using Dynamic Mechanic Thermal Analysis. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 5(2):15-26.

[20] Haghpanah, M., Nosrati Sheshkal, B., Farrokhpayam, S.R. and Mohebbi Gargari, R., 2015. The Effect of Using the Textile Waste Fibers and Nano-Clay Particles on Physical and Mechanical Properties of Composite Made from Wood Flour/Polypropylene. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 6(1):15-26.

[21] Deshmane, C., Yuan, Q. and Misra, R.D.K., 2007. High Strength-Toughness Combination of Melt Intercalated Nano-Clay Reinforced Thermoplastic Olefins. Journal of Material Science Engineering: A, 460-461(7): 277-287.

[22]  Sain, M., Suhara, P., law, S. and Bloullooux, A., 2005. Interface Modification and Mechanical Properties of Natural Fiber-Polyolefin Composite Products. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 24(2): 121-130.

[23] Zahedi, M. and Tabarsa, T., 2014. Physico-Mechanical and Morphological Properties of Nano Composite Made from Canola Stalk. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 28(4): 742-754. (In Persian).

[24] Zaheddi, M., Tabarsa, T., Madhoushi, M. and Shakeri, A.R., 2013. Effect of Nano-clay (Montmorillonite) on the Physical-Mechanical Properties of Polypropylene/Wood Flour Composites. Journal of Wood & Forest Science and Technology, 20(3): 96-110.

[25] Kraby, M., Ghasemi, A. and Mohammadi, M., 2007. Optimization and Use of Nano Fillers in Plastic Compounds. Final Report of the Research Committee of the Ministry of Science and Nanotechnology, Iran Polymer and Petrochemical Institute, Iran, 191p.

[26] Liu, W., Hoa, S.V. and Pugh, M., 2005. Fracture Toughness and Water Uptake of High-Performance Epoxy/Nano Clay Nano Composites. Journal of Composites Science and Technology, 65(15-16): 2364-2373.

[27] Ziaei Tabari, H., Nourbakhsh, A. and Ashore, A., 2011. Effects of Nano Clay and Coupling Agent on the Physico-Mechanical, Morphological, and Thermal Properties of Wood Flour/Polypropylene Composites. Journal of Polymer Engineering & Science, 51(2): 272-277.

[28] Kord, B., 2009. Improvement of Practical Properties of Wood Polymer Composite with Nano clay Particles.  Journal of Engineering Materials, 1(4): 375-383.

Wang, L., Chen, L., Zhang, Y. and He, C., 2005. Preparation, Morphology and Thermal/Mechanical Properties of Epoxy/Nano clay Composite. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 37(11): 1890-1896