فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بیان مساله و اهداف: با توجه به نگرانی‌های روزافزون زیست‌محیطی و کاهش منابع سوخت‌های فسیلی، جستجو برای مواد اولیه پایدار از اهمیت بالایی برخوردار است. زیست‌توده لیگنوسلولزی امروزه به عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد اولیه جایگزین برای تولید چندسازه مهندسی شده در نظر گرفته می‌شود. در این راستا، فن­آوری‌های مختلف پیش‌فرآوری برای افزایش کارآیی و اصلاح ساختار مواد لیگنوسلولزی به کار گرفته شده‌اند، اما توسعه یک فرآیند پیش‌فرآوری نوآورانه، مؤثر و سازگار با محیط زیست همچنان چالش برانگیز است. مایعات یونی، به دلیل خواص منحصربه‌فرد خود، به ویژه پایداری حرارتی بالا و فشار بخار پایین، در مقایسه با حلال‌های آلی شیمیایی مرسوم، به عنوان جایگزین‌های سازگار با محیط زیست برای فرآوری مواد لیگنوسلولزی به منظور استفاده مؤثر از آن­ها در ساخت چندسازه­ها ظهور یافته­اند. از این­رو، پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر پیش تیمار مایعات یونی بر خواص فیزیکی و مکانیکی چندسازه پلی­اتیلن سنگین- آرد چوب انجام شد. مواد و روشها: برای انجام این پژوهش، ابتدا دو نوع مایع یونی جدیدبا بار آنیونی متفاوت، به نام­های ۱-(۳- تری متوکسی سیلیل پروپیل)-۳- متیل ایمیدازولیوم کلرید (IL-Cl) و ۱-(۳- تری متوکسی سیلیل پروپیل)-۳- متیل میدازولیوم تیوسیانات (IL-SCN)، طراحی و سنتز شدند. سپس با استفاده از آنالیزهای طیف­سنجی مادون‌قرمز (FTIR) و طیف­سنجی رزونانس مغناطیسی هسته کربن (13CNMR) صحت­سنجی مایعات یونی سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. پس از آن فرآیند پیش تیمار آرد چوب با مایعات یونی در شرایط رفلاکس انجام شد. در نهایت، آرد چوب تیمار شده با نسبت وزنی50 درصد با پلی اتیلن به روش اختلاط مذاب با یکدیگر ترکیب و نمونه‌های آزمونی با روش قالب‌گیری فشاری تولید شد. سرانجام، استحکام مکانیکی، رفتار ویسکوالاستیک و جذب رطوبت نمونه‌های تیمار شده و تیمار نشده مورد ارزیابی قرار گرفت. علاوه بر این، شناسایی ساختار شیمیایی آرد چوب تیمار شده و تعیین مقدار چسبندگی مایعات یونی سنتز شده بر روی سطح آرد چوب، به ترتیب با استفاده از طیف‌سنجی مادون‌قرمز و آنالیز عنصری ردیابی شد. جنبه‌های ریخت‌شناسی نمونه‌ها نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج: نتایج حاصل از آنالیز طیف سنجی مادون‌قرمز (FTIR) نشان داد، شدت پیک گروه­های هیدروکسیل (OH) در باند جذبی cm-1 3434 کاهش یافت که بیانگر اثبات موفقیت‌ آمیز پیش تیمار آرد چوب با مایعات یونی است. آنالیز عنصری آشکار ساخت که هر دو نوع مایع یونی بر روی سطح آرد چوب چسبیده­اند، اما مقدار درجه اتصال یافتگی در مایع یونی IL-SCN بیشتر از مایع یونی IL-Cl است. همچنین مشخص شد که برهمکنش قوی بین آرد چوب و ماده زمینه پلیمری، ناشی از انجام پیش تیمار با هر دو مایع یونی، تأثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی نمونه­های مورد مطالعه داشت. چندسازه­های ساخته شده از آرد چوب پیش تیمار شده با مایع یونی، مقاومت و مدول الاستیسیته خمشی، مقاومت و مدول الاستیسیته کششی و مقاومت به ضربه بالاتری نسبت به چندسازه­های تیمار نشده از خود بروز دادند. علاوه بر این، جذب آب و واکشیدگی ضخامت نمونه­ها با انجام پیش تیمار مایع یونی، به دلیل کاهش ترک­ها و سوراخ­ها در ناحیه فصل مشترک و مسدود کردن گروه‌های آبدوست، کاهش می­یابد. از طرف دیگر مشاهده شد که مایع یونی IL-SCN در مقایسه با مایع یونی IL-Cl، به دلیل تفاوت در مقدار درجه اتصال ­یافتگی، می­تواند استحکام مکانیکی بالاتر و جذب رطوبت کمتری در نمونه­ها ایجاد کند. نتایج آزمون دینامیکی مکانیکی نشان داد که حضور مایعات یونی از طریق کاهش تحرک زنجیره پلیمری موجب بهبود قابل ملاحظه مدول ذخیره و مدول اتلاف شد. همچنین پیک منحنی فاکتور اتلاف (tan δ) برای نمونه‌های تیمار شده در مقایسه با تیمار نشده، به دماهای بالاتر انتقال یافت. یافته‌های ریخت‌شناسی نشان داد که روش پیش‌تیمار مایع یونی، موجب بهبود چسبندگی در ناحیه فصل مشترک از طریق کاهش ترک­ها و منافذ می­شود. نتیجه­ گیری: با استناد به نتایج به­دست آمده از آزمون­های فیزیکی، مکانیکی و ویسکوالاستیک و همچنین مشاهدات ریخت­شناسی نمونه­ها می­توان گفت، پیش تیمار مواد لیگنوسلولزی با مایعات یونی می­تواند به عنوان یک فن­آوری بسیار موثر و پاک در ساخت چندسازه­ها برای مصارف خارج ساختمان مورد استفاده قرار گیرد.