تعیین شرایط بهینه اصلاح سطحی چوب نوئل با روزین‌مالئیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشیار دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، دانشکده منابع طبیعی، گروه مهندسی چوب و کاغذ

3 هیات علمی دانشگاه کردستان

چکیده

اصلاح سطحی با ترکیبات اصلاح‌کننده طبیعی دارای عامل اتصال شیمیایی مانند روزین­مالئیک می­تواند با کاهش تعداد گروه­های هیدروکسیل، به بهبود خواص فیزیکی چوب منتهی­شود. این احتمال وجود دارد که افزایش دما یا حضور کاتالیزور، با بهبود جانشینی گروه­های هیدروکسیل دیواره سلولی چوب، اثر مطلوب­تری بر فرآیند واکنش و خواص فیزیکی چوب داشته­باشد. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر سطوح مختلف دما و حضور کاتالیزور کلریدآلومینیوم برای اعمال اصلاح سطحی با روزین­مالئیک و ارزیابی کارایی این اصلاح بر خواص فیزیکی چوب نوئل انجام شد. نمونه­ها به مدت 24 ساعت در محلول روزین­مالئیک به غلظت 40 درصد وزنی/حجمی (در حلال تولوئن/ زایلن) غوطه­ور شدند. گرمادهی نمونه­ها، برای تعیین اثر دما، کاتالیزور و آبشویی کوتاه­مدت، تحت دو سطح دمایی 60 درجه سانتی­گراد، با و بدون کاتالیزور نمکی و 140 درجه سانتی‌گراد، در زمان 4 ساعت اعمال گشت. بر اساس نتایج طیف­سنجی مادون­قرمز تبدیل فوریه، اعمال اصلاح با کاهش گروه­های هیدروکسیل موجب بهبود آب‌گریزی و ثبات ابعاد نمونه­های تیمارشده گردید. در خاتمه بازه غوطه­وری در آب، دمای بالاتر واکنش با تشکیل ساختار پایدارتر در برابر هیدرولیز، به حفظ افزایش­وزن ناشی از تیمار منتهی گردید. افزایش دمای واکنش اصلاح از 60 به 140 درجه سانتی‌گراد، تفاوت معنی­داری در صفات اندازه­گیری شده ایجاد کرد، ولیکن حضور کاتالیزور در اصلاح تحت دمای 60 درجه سانتی‌گراد، به تشکیل ساختارهای پایدارتر منتهی شد. در یک نتیجه­گیری کلی می­توان اظهار داشت که بکارگیری کاتالیزور نمکی کلرید آلومینیوم در واکنش تیمار با روزین­مالئیک، با تشکیل ساختار پایدارتر در برابر هیدرولیز، امکان اعمال اصلاح سطحی در دمای محیط را میسر می­سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Parsapazhoh, D., Faezipour, M., Taghiyari, H.R., 1996. Wood industrial preservation. Tehran university press, 657pp. (In Persion)
[2] Hill, C.A.S., 2006. Wood modification: chemical, thermal and other processes. Wiley Chichester in renewable resources. Wiley and Sons: Chichester, Sussex, UK, 239p.
[3] Hon, D. N. S., & Chang, S. T. 1984. Surface degradation of wood by ultraviolet light. Journal of Polymer Science, 22(9): 2227-2241.‏
[4] Rowell, R.M., 1984, Penetration and reactivity of cell wall components, in the Chemistry of Solid Wood, American Chemical Society, 207:175–210.
[5] Petric, M., 2013. Surface Modifi cation of Wood: A Critical Review. Adhesion Adhesives, 1 (2):216-247.
[6] Kanazawa, H., Yamamoto, K., Matsushima, Y., Takai, N., Kikuchi, A., Sakurai, Y., & Okano, T. 1996. Temperature-responsive chromatography using poly (N-isopropylacrylamide)-modified silica. Analytical Chemistry, 68(1): 100-105.
[7] Nagarajappa, G. B., & Pandey, K. K., 2016. UV resistance and dimensional stability of wood modified with isopropenyl acetate. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 155: 20-27.‏
[8] Mohebby, B., Bahramifar, N., Fathi, R., 2017. Water repellency of the oak wood surface with stearic acid. Forest and wood products, 70 (3): 509-518. (In Persion)
[9] Shen, H., Cao, J., Jiang, J., & Xu, J., 2018. Antiweathering properties of a thermally treated wood surface by two-step treatment with titanium dioxide nanoparticle growth and polydimethylsiloxane coating. Progress in Organic Coatings, 125: 1-7.‏
[10] Dunningham, E.A., Plackett, D.V., and Singh, A.P., 1992. Weathering of chemically modified wood. Holz als Roh-und Werkstoff, 50: 429-432. 
[11] Chang, H., Tu, K., Wang, X., & Liu, J., 2015. Fabrication of mechanically durable superhydrophobic wood surfaces using polydimethylsiloxane and silica nanoparticles. Rsc Advances, 5(39): 30647-30653.‏ 
[12] Eduok, U., Faye, O., & Szpunar, J., 2017. Recent developments and applications of protective silicone coatings: A review of PDMS functional materials. Progress in Organic Coatings, 111: 124-163.‏
[13] Dong, Y., Yan, Y., Wang, K., 2016. Improvement of water resistance, dimensional stability, and mechanical properties of poplar wood by rosin impregnation. European Journal of Wood and Wood Products, 74(2):177–184. 
[14] Scholz, G., Militz, H., Gascón-Garrido, P., Ibiza-Palacios, M.S., Oliver-Villanueva, J.V., Peters, B.C., Fitzgerald, C.J., 2010. Improved termite resistance of wood by wax impregnation. International Biodeterioration & Biodegradation, 64: 688-693.
[15] Vetter, L.D., Stevens, M., Acker, J.V., 2009. Fungal decay resistance and durability of organosilicon treated wood. International Biodeterioration & Biodegradation, 63(2):130–134.
[16] Dong, Y., Yan, Y., Zhang, S., 2015. Flammability and physical–mechanical properties assessment of wood treated with furfuryl alcohol and nano-SiO2. European Journal of Wood and Wood Products, 73(4):457–464.
[17] Nguyen, T. T. H., Li, S., & Li, J., 2013. The combined effects of copper sulfate and rosin sizing agent treatment on some physical and mechanical properties of poplar wood. Construction and Building Materials: 40, 33-39.
[18] Cavdar, A. D., Mengeloglu, F., Karakus, K., & Tomak, E. D., 2014. Effect of chemical modification with maleic, propionic, and succinic anhydrides on some properties of wood flour filled HDPE composites. BioResources, 9(4): 6490-6503.
[19] Yang, M., Chen, X., Li, J., Lin, H., Zhang, S., Han, C., 2018a. Preparation of wood with better water-resistance properties by a one-step impregnation of maleic rosin. Journal of Adhesion Science and Technology, 32:2381-2393.
[20] Lv, S., Gu, J., Tan, H., Zhang, Y., 2016. Modification of wood flour/PLA composites by reactive extrusion with maleic anhydride. Journal of Applied Polymer Science, 133(15): 592-600.
[21] Ghorbani, M., Asghari Aghmashadi, Z., Amininasab, S. M., Abedini, R., 2019. Effect of different coupling agents on chemical structure and physical properties of vinyl acetate/wood polymer composites, Applied polymer science, DOI: 10.1002/APP.47467.
[22] Nikkhah Shahmirzadi1, A., Ghorbani, M., and Amininasab, S.M., 2016. Determination the optimal conditions of poplar wood treatment with maleic anhydride and physical characteristics of the product. Journal of Wood & Forest Science and Technology, 23 (3):221-239. (In Persion)
[23] Yang, M., Chen, X., Lin, H., Han, C., Zhang, S., 2018b. A simple fabrication of superhydrophobic wood surface by natural rosin-based compound via impregnation at room temperature, European Journal of Wood and Wood Products, 76: 1417-1425.
[24] Chauhan, S.S., Aggarwal, P., Karmarkar, K., and Pandey, K.K., 2001. Moisture adsorption behavior of esterified rubber wood (Hevea brasiliensis). HolzalsRoh- und Werkstoff. 59: 250-253. 
[25] Papadopoulos, A.N., 2008. The effect of acetylation on bending strength of finger jointed beech wood (Fagus sylvatica, L.). European Journal of Wood and Wood Products, 66(4):309–310.
[26] Latibari, A., 2007. Science and technology of adhesion for lignocellulosic substances, Daneshgahe azad eslami, Karaj, 348p. (In Persion)
[27] Kúdela, J. and Liptáková, E., 2006. Adhesion of coating materials to wood. Journal of adhesion science and technology, 20(8): 875-895.
[28] Pandey, K.K., 1999. A study of chemical structure of soft and hardwood and wood polymers by FTIR spectroscopy. Applied polymer science, 71(12):1969–1975.
[29] Li, Y., Dong, X., Liu, Y., Li, J., and Wang, F. 2011. Improvement of decay resistance of wood via combination treatment on wood cell wall: Swell-bonding with maleic anhydride and graft copolymerization with glycidyl methacrylate and methyl methacrylate. International Biodeterioration and Biodegradation. 65:1087-1094.