فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بیان مساله و اهداف: چندسازه‌های چوب‌پلاستیک به دلیل استفاده از ضایعات چوبی و پلیمری، جایگزینی مناسب برای کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی و مدیریت پسماند هستند. در حالی که استفاده از الیاف سلولزی خام به دلیل قطبی بودن و وجود گروه‌های هیدروکسیل، باعث کاهش سازگاری با ماتریس‌های پلیمری غیرقطبی و افت خواص مکانیکی می‌شود، بهره‌گیری از روش‌های اصلاحی همچون تیمار حرارتی (بخاردهی) می‌تواند چالش‌های موجود را مرتفع سازد. این تحقیق به دنبال بهره‌گیری از تیمار بخاردهی بر روی آرد چوب صنوبر و استفاده از پلی‌پروپیلن بازیافتی است که در منابع مختلف به وفور یافت می‌شود. هدف اصلی این پژوهش بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی چندسازه‌های چوب‌پلاستیک است، به‌طوری‌که با کاهش هزینه‌های تولید و استفاده از ضایعات، محصولی با کیفیت قابل قبول برای مصارف صنعتی تولید گردد. مواد و روش‌ها: برای این منظور، آرد چوب صنوبر تبریزی تهیه و تحت تیمار بخاردهی در دمای ۱۸۰ درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت قرار گرفت. برای ساخت کامپوزیت، از پلی‌پروپیلن بکر و بازیافتی به همراه مالئیک انیدریک به عنوان عامل سازگارکننده استفاده شد. مواد بر اساس نسبت وزنی مشخص (۴۰ درصد آرد چوب و ۶۰ درصد پلیمر) در دستگاه مخلوط‌کن داخلی ترکیب و نمونه‌ها با استفاده از قالب‌گیری تزریقی ساخته شدند. قبل از انجام آزمون‌ها، نمونه‌ها در شرایط محیطی استاندارد (دمای ۲۳ درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ۵۰ درصد) قرار گرفتند. برای تعیین ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی، آزمون‌های جذب آب، واکشیدگی ضخامت، کشش، خمش و ضربه و برای بررسی ساختاری، از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR) و پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج: در مورد خواص فیزیکی، کمترین میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت مربوط به نمونه‌های حاوی الیاف بخاردهی شده و پلیمر بکر بود. این نتایج نشان‌دهنده حذف بخشی از همی‌سلولزها و کاهش گروه‌های هیدروکسیل در اثر بخاردهی است که منجر به افزایش آب‌گریزی شده است. از نظر خواص مکانیکی، بالاترین مقاومت‌های کششی، خمشی و ضربه‌ای در نمونه‌های ساخته شده از آرد چوب بخاردهی شده و پلی‌پروپیلن بکر مشاهده شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان‌دهنده توزیع بهتر و همپوشانی مناسب‌تر بین الیاف بخاردهی شده و ماتریس پلیمری بود. نتایج FTIR حاکی از کاهش شدت پیک‌های مربوط به گروه‌های هیدروکسیل و تخریب همی‌سلولزها بود. در حالی که استفاده از پلیمر بازیافتی باعث کاهش اندک خواص شد، اما این اختلاف از نظر آماری معنی‌دار نبود. نتیجه­ گیری: نتایج نشان داد که بخاردهی باعث کاهش جذب آب و واکشیدگی ضخامت و افزایش خواص مکانیکی گردید. مهم‌ترین یافته، بهبود چسبندگی بین فاز الیاف و پلیمر در اثر حذف همی‌سلولزها بود. علاوه بر بهبود خواص فیزیکی، ترکیب آرد چوب بخاردهی شده با پلی‌پروپیلن بکر باعث افزایش مقاومت‌های مکانیکی شد. همچنین استفاده از پلیمر بازیافتی اگرچه کمی کاهش خواص را به همراه داشت، اما به دلیل مزایای زیست‌محیطی و کاهش هزینه‌ها، به لحاظ صنعتی و اقتصادی حائز اهمیت است و می‌تواند به عنوان جایگزینی مناسب در ترکیب با پلیمر بکر مورد استفاده قرار گیرد. تیمار حرارتی به‌طور گسترده‌ای برای بهبود خواص مواد لیگنوسلولزی به صورت چوب و یا محصولات چندسازه چوبی استفاده می‌شود. تیمار حرارتی باعث افزایش ثبات ابعادی، مقاومت به پوسیدگی و کاهش جذب آب و رطوبت تعادل چوب می‌شود و همچنین به سازگاری بهترمواد لیگنو سلولزی با ماتریس پلیمری به دلیل تخریب همی سلولز‌ها و کاهش قطبیت چوب می‌شود. جهت تهیه پلیمر بازیافتی، از دستگاه اکسترودر استفاده شد و پلی‌پروپیلن بازیافتی تهیه گردید. پس از تهیه مواد اولیه، فرآیند اختلاط مواد با نسبت وزنی مورد نظر توسط یک مخلوط‌کن داخلی، با دمای 180درجه سانتیگراد و با سرعت 60 دور در دقیقه انجام گردید و در کلیه ترکیبات، ماده سازگار کننده مالئیک انیدرید به میزان سه در صد به کار برده شد. سپس با استفاده از قالبگیری تزریقی، نمونه‌ها تهیه شدند. خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه‌ها ارزیابی شد و برای بررسی سازگاری بین ماتریس و الیاف سلولزی، تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی(SEM) از سطوح شکست نمونه‌های کامپوزیتی تهیه شد و آزمون تفرق اشعه ایکس (XRD) ، به منظور بررسی ساختار کریستالینیته الیاف چوب انجام گرفت. همچنین به منظور بررسی اثر بخاردهی بروی الیاف چوبی، طیف سنجی مادون قرمز(FTIR) انجام گرفت. نتایج نشان داد که بخاردهی تاثیر قابل توجهی برروی مقاومت کامپوزیت‌ها داشته است. به‌طوری که ترکیبات شامل الیاف بخاردهی شده و پلیمر خالص بیشترین مقاومت مکانیکی و پایداری ابعاد و کمترین جذب آب را از خود نشان دادند. نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که با افزایش میزان الیاف چوبی بخاردهی شده، سطح اتصال بین ماده سلولزی و ماتریس زمینه افزایش پیدا کرده است. آزمون طیف سنجی نشان از کاهش گروه‌های هیدروکسیل به دلیل استخراج همی سلولز‌ها بر اثربخار‌دهی داشت.