بررسی استفاده از تترا متیل اورتوسیلیکات (آلکوکسی سیلان) روی سازگاری، خواص مکانیکی و فیزیکی تخته خرده چوب- سیمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه زابل

2 علوم وصنایع چوب و کاغذ

3 دانشیار- مهندسی چوب و کاغذ - دانشکده منابع طبیعی - دانشگاه زابل

4 دانشیار، گروه شیمی، دانشکده علوم پایه دانشگاه زابل، زابل، ایران

10.22034/ijwp.2023.558211.1559

چکیده

در این تحقیق اثر تیمار شیمیایی خرده‌های نخل با آلکوکسی سیلان بر خواص مکانیکی و فیزیکی تخته خرده چوب سیمان بررسی شد. بدین منظور، خرده‌های نخل با آلکوکسی سیلان 5/7 و 15 درصد برای ساخت تخته خرده چوب سیمان با نسبت وزنی 30 به 70 و درحضور کلرید کلسیم 5 درصد (بر اساس وزن خشک سیمان) تیمار شیمیایی شدند. نمونه‌های آزمون مکانیکی (مدول خمشی و مدول-الاستیسیته و چسبندگی داخلی) و فیزیکی (جذب آب و واکشیدگی ضخامت) در سه سطح شاهد، آلکوکسی سیلان 5/7 و 15 درصد بر اساس استاندارد اروپایی تهیه گردیدند. نتایج نشان داد، تیمار شیمیایی خرده‌های نخل با آلکوکسی سیلان تاثیر مثبتی روی خواص مکانیکی و فیزیکی تخته‌های چوب سیمان داشته است بطوریکه با افزایش آلکوکسی سیلان تا 15 درصد بیشترین مقاومت مکانیکی و کمترین خواص فیزیکی بدست آمدند. افزایش معنی‌دار خواص مقاومتی و فیزیکی تخته‌های حاصل از افزودن 15 درصد آلکوکسی سیلان را می‌توان به واکنش بین گروه‌های هیدروکسیل اجزای تشکیل‌دهنده نخل با گروه‌های فعال آلکوکسی سیلان و پیوستگی بیشتر بین خرده‌های نخل و سیمان نسبت داد. به منظور توصیف تاثیرگذاری تیمار شیمیایی، از آنالیزهای تشخیصی نظیر طیف سنجی زیر قرمز و میکروسکوپ الکترونی استفاده شد. نتایج طیف‌سنجی زیر قرمز نشان دهنده افزایش شدت پیک نواحی مربوط به پیوندهای Si-O در نمونه‌های اصلاح شده با آلکوکسی سیلان و نتیجتاً اصلاح شیمیایی خرده‌های نخل بوده است. همچنین ساختار یکنواخت و منسجم تصویر میکروسکوپ الکترونی تخته خرده چوب سیمان اصلاح شده با عامل سیلانی بر واکنش شیمیایی بین ذرات نخل، آلکوکسی سیلان و سیمان و در نتیجه سازگاری و درهم‌رفتگی بیشتر بین نخل اصلاح شده و سیمان تاثیرگذار بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Karade, S.R., 2010. Cement-bonded composites from lignocellulosic wastes. Construction and Building Materials. 24:1323–1330.
[2] Olorunnisola, A.O., 2006. Strength and water absorption characteristics of cement-bonded particleboard produced from coconut husk. J. Journal of Civil Engineering Research and Practice, 3(1):41–49.
[3] Abdelrhman, H.A., Paridah, M.T., Shahwahid, M., Samad, A.R.A. and Abdalla, A.M.A., 2015. The effects of pre-treatments wood-cement ratios and partial cement substitution by gypsum on Prosopischilensis wood composites. European Journal of Wood and Wood Products, 73(4):557–559.
[4] Fan, M., Ndikontar, M.K., Zhou, X. and Ngamveng, J.H., 2012. Cement-bonded composites made from tropical woods: Compatibility of Wood and cement, Construction and Building Materials, (36):135–140.
[5] Hossain, M.U., Wang, L., Yu, I.K.M., Tsang, D.C.W. and Poon, C.S., 2018. Environmental and technical feasibility study of upcycling wood waste into cement-bonded particleboard.Construction and Building Materials, 173: 474-480.
[6] Diquélou, Y., Gourlay, E., Arnaud, L. and Kurek, B., 2016. Influence of binder characteristics on the setting and hardening of hemp lightweight concrete. Construction and Building Materials, 112: 506-517.
[7] Mahzabin, M.S., Hock, L.J., Hossain, M.S. and Kang, L.S., 2018. The influence of addition of treated kenaffibre in the production and properties of fibre reinforced foamed composite. Construction and Building Materials, 178:518-528.
[8] Caprai, V., Gauvin, F., Schollbach, K. and Brouwers, H.J.H., 2018. Influence of the spruce strands hygroscopic behaviour on the performances of wood-cement composites. Construction and Building Materials, 166:522-530.
[9] Sood, M. and Dwivedi, G., 2017. Effect of fiber treatment on flexural properties of natural fiber reinforced composites: A review. Egyptian Journal of Petroleum, 1-8.
[10] Hettegger, H., Sumerskii, I., Sortino, S., Potthast, A. and Rosenau, T., 2015. Silane Meets Click Chemistry: Towards the Functionalization of Wet Bacterial Cellulose Sheets. ChemSusChem, 8(4), 680–687.
[11] European Norm, Wood-based panels; determination of modulus of elasticity in bending and of bending strength. European Standardization Committee, German version, EN 310, 1993.
[12] European Norm, Wood-based panels. Sampling, cutting and inspection Initial type testing and factory production control. European Standardization Committee, EN 326-2, 2010.
[13] European Norm, Particleboards and fibreboards; determination of tensile strength perpendicular to the plane of the board. European Standardization Committee, German version, EN 319, 1993.
[14] European Norm, Particleboards and fibreboards; determination of swelling in thickness after immersion in water. European Standardization Committee, German version, EN 317, 1993.
[15] Saw, S.K., Sarkhel, G. and Choudhury, A., 2011. Surface modification of coir fiber involving oxidation of lignins followed by reaction with furfuryl alcohol: Characterization and stability. Applied Surface Science, 257:3763-3769.
[16] Raghavendra, S., and Lokesh, G.N., 2019. Evaluation of Mechanical Properties in Date Palm Fronds Polymer Composites. January 11, AIP Conference Proceedings 2057, p 1-5.
[17] Ylmén, R., Jaglid, U., Steenari, B.M. and Panas, I., 2009. Early hydration and setting of Portland cement monitored by IR, SEM and Vicat techniques. Cement and Concrete Research, 39:433–439.
[18] Cho, J., Waetzig, G.R., Udayakantha, M., Hong, C.Y. and Banerjee, S., 2018. Incorporation of hydroxy ethyl cellulose-functionalized halloysite as a means of decreasing the thermal conductivity of oil well cement. Scientific Reports, 8(1).
[19] Abbasi, Z., Ghorbani, M., Abedini, R. and Amininasab, S.M., 2019. Comparing the effect of modification with different silane compounds on the chemical structure and physical properties of poplar wood.Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 10(2):223-235. (In Persian)
[20] Fadavi, F., Abdolkhani, A., Hamzeh, Y., Hettegger, H. and Rosenau, T., 2016. A novel method for cellulose modification in aqueous media via alkoxysilane chemistry. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 7(3):463-475. (In Persian)
[21] Shayestehkia, M., khademieslam, H., bazyar, B., Rangavar H. and Taghiyari, H R., 2020. Effects of Cellulose Nanocrystals as Extender physical and Mechanical properties of wood cement Composite Panels. Nanocomposites, BioResources, 15(4), 8291-8302.
[22] Golbabaei, F., Hosseinkhani, H., Hajihassani, R. and Rashnv, A., 2013. Investigation on properties of wood-cement panels based on Agricultural residues. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 28(3):582-596. (In Persian)
[23] Pehanich, J.L., Blankenhorn, P.R. and Silsbee, M.R., 2004. Wood fiber surface treatment level effects on selected mechanical properties of wood fiber-cement composites. Cement and Concrete Research, 34:59-65.
[24] Hafezi, S.M, Enayati, A., Doosthosseiny, K., Tarmian, A. and Mirshokraee, S.A., 2014. Effect of silane coupling agent on bond improvement of urea formaldehyde resin in wheat straw particleboard. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 29(2):183-189. (In Persian)
[25] Tonoli, G.H.D., Belgacem, M.N., Siqueira, G., Bras, J., Savastanojr, H. and Rocco Lahr, F.A., 2013. Processing and dimensional changes of cement based composites reinforced with surface-treated cellulose fibers. Cement, 37:68-75.