تبدیل شیمیایی
حجت الله اکبری؛ فاطمه راوری؛ قاسم اسدپور؛ اشرف السادات قاسمی
چکیده
سابقه و هدف: افزودن برخی مواد شیمیایی و همینطور برخی اصلاحات (Modify) اجزای تشکیلدهنده کاغذ (سلولز و مواد شیمیایی افزودنی) عاملی مهم برای تغییر یا تقویت پیوندهای بینمولکولی کاغذ میشود، بهنحویکه عامل بروز ویژگیهایی میگردد که کاربردهای متنوع و خاصی را برای ترکیبات سلولزی فراهم میکند. بیشتر افزودنیهای مقاومتی عمدتاً بر ...
بیشتر
سابقه و هدف: افزودن برخی مواد شیمیایی و همینطور برخی اصلاحات (Modify) اجزای تشکیلدهنده کاغذ (سلولز و مواد شیمیایی افزودنی) عاملی مهم برای تغییر یا تقویت پیوندهای بینمولکولی کاغذ میشود، بهنحویکه عامل بروز ویژگیهایی میگردد که کاربردهای متنوع و خاصی را برای ترکیبات سلولزی فراهم میکند. بیشتر افزودنیهای مقاومتی عمدتاً بر تشکیل پیوندهای هیدروژنی متعدد برای حفظ و اثربخشی خود متکی هستند. سرسین ابریشم ماکرومولکولی طبیعی است و بهدلیل یک پروتئین «چسب مانند» شناخته میشود. سرسین مادهای آبدوست است که سازگاری عالی با سایر بیوپلیمرهای آبدوست مانند نشاسته، پلی وینیل الکل (PVA) و آلژینات دارد. با توجه به تطبیقپذیری و خواص برجسته سرسین، بهطور گستردهای برای تولید اسفنجها، فیلمها و هیدروژلها (Hydrogel) برای استفاده بیشتر در کاربردهای مختلف زیست پزشکی بکار میرود. جایگزینی مواد زیستتخریبپذیر بهجای منابع جنگلی در صنایع کاغذسازی اهمیت زیادی دارد. با وجود استفاده گسترده از خمیر بازیافتی، کاهش مقاومت مکانیکی این مواد به دلیل تکرار چرخههای بازیافت، چالشی جدی بهشمار میآید. این پژوهش باهدف اصلاح نشاسته و نانوسلولز با سرسین با خواص پلیمری برای ایجاد خواص تقویتی و برخی خواص جدید و بررسی آن، بر بهبود ویژگیهای کاغذ ساختهشده از مقوای کنگرهای کهنه (OCC) انجام شد.مواد و روشها: در این پژوهش از سرسین، نانوسلولز و نشاسته استفاده شده است. در شرایط آزمایشگاهی هیدروژل نانوسلولز حاوی سرسین تهیه شده است. نانوسلولز و نشاسته با اپیکلروهیدرین (ECH) با واکنش گروههای هیدروکسیل آن با گروه اپوکسی (ECH) عاملدار شده است. نانوسلولز و نشاسته عاملدار شده با اپوکسید با این گروهها روی سرسین ابریشم که حاوی اسیدهای آمینه مختلف با گروههای جانبی فعال مانند گروههای آمین، کربوکسیل و هیدروکسیل کنش میدهد و یک پیوند کووالانسی و یا هیدروژنی ایجاد میکند. با پیوند بین گروههای آمینی و آمیدی سرسین و گروههای هیدروکسی نانوسلولز و نشاسته، پیوندهای هیدروژنی تشکیل شده و کامپوزیت نهایی ایجاد میشود. نشاسته و نانوسلولز با استفاده از سرسین اصلاح شدند و با استفاده از تجهیزات آنالیز دستگاهی مانند FT-IR و دیگر دستگاههای مشابه به وجود آمدن ترکیب جدید نشاسته – سرسین و نانوسلولز- سرسین تأیید شده است و در نسبتهای مختلف (20/70، 30/70، 40/70 و 50/70) به خمیرکاغذ بازیافتی اضافه شدند (70 نسبت خمیربازیافتی). کاغذهای دستساز با گرماژ g/m² 60 تهیه گردید. ویژگیهای مکانیکی مانند شاخص مقاومت به کشش، طول پارگی، شاخص مقاومت به ترکیدگی، شاخص مقاومت به پارگی و درجه روانی با استفاده از استانداردهای مرتبط بررسی شد.نتایج: افزودن نشاسته و نانوسلولز اصلاحشده با سرسین بهطور معناداری موجب بهبود شاخص مقاومت به کشش، ترکیدگی و پارگی کاغذ شد. بیشترین بهبود با نسبت 20/70 نشاسته اصلاحشده مشاهده گردید. افزودن این مواد به خمیرکاغذ، تأثیر مثبتی بر این ویژگیها داشته است. ازآنجاکه افزودن این مواد تغییری در مقاومت ذاتی الیاف ایجاد نمیکند، تغییرات مشاهدهشده در مقاومت کششی کاغذ احتمالاً ناشی از افزایش یا کاهش پیوند بین الیاف است، این افزایش میتواند به دلیل نفوذ مواد اعمالشده در فضای بین الیاف باشد. در مقابل، افزایش غلظت سرسین در ترکیبات، در برخی نسبتها موجب کاهش جزئی این ویژگیها شد. شاخص مقاومت به پاره شدن از ویژگیهای مهم در ارزیابیهای کاغذ است. این شاخص عموماً تحت تأثیر عوامل متعددی از قبیل میانگین طول الیاف، مقاومت ذاتی الیاف، میزان پیوند بین الیاف و میزان جهتیافتگی الیاف است. در اینجا میزان پیوند بین الیاف و جهتیافتگی بیشترین تأثیر را میتوانند داشته باشند. نانوسلولز اصلاحشده با سرسین مقاومت به عبور هوا را افزایش داد و پراکندگی یکنواختتری در ساختار کاغذ ایجاد کرده است، یعنی بهطور غیرمستقیم نشاندهنده ساختار داخلی و کیفیت شکلگیری کاغذ است؛ همینطور افزودن نشاسته و نانوسلولز اصلاحشده با سرسین باعث کاهش درجه روانی خمیر در نسبتهای مختلف اشاره شده گردید.نتیجهگیری: نتایج نشان داد که نشاسته و نانوسلولز با سرسین پیوند داده است و اصلاح در ساختار این دو ماده به وجود آمده است و استفاده از نشاسته و نانوسلولز اصلاحشده با سرسین میتواند راهکاری مؤثر و زیستسازگار برای بهبود مقاومت مکانیکی کاغذ بازیافتی باشد. این روش نهتنها کیفیت کاغذ را بهبود میبخشد، بلکه گامی مهم در راستای توسعه پایدار و استفاده از مواد زیستی تجدیدپذیر بهشمار میآید.
تبدیل مکانیکی چوب و اتصالات چوبی
وحید سخندان؛ حمیدرضا منصوری؛ محمد دهمرده قلعه نو؛ محمد شمسیان
چکیده
سابقه و هدف: سازههای چوبیِ تاریخی بهوضوح، هویت، معماری، فرهنگ و سبک زندگی مردمِ یک دوره از تاریخ را به تصویر میکشد و بهعنوان گنجینهای گرانبها در اختیار نسلهای بعد قرار میگیرد. ازاینرو، از همگسیختگی اتصالات سازههای چوبی تاریخی، مشکل بزرگی برای حفظ این آثار ارزشمند در مدت طولانی است. این پژوهش باهدف اصلاح ...
بیشتر
سابقه و هدف: سازههای چوبیِ تاریخی بهوضوح، هویت، معماری، فرهنگ و سبک زندگی مردمِ یک دوره از تاریخ را به تصویر میکشد و بهعنوان گنجینهای گرانبها در اختیار نسلهای بعد قرار میگیرد. ازاینرو، از همگسیختگی اتصالات سازههای چوبی تاریخی، مشکل بزرگی برای حفظ این آثار ارزشمند در مدت طولانی است. این پژوهش باهدف اصلاح و تقویت چسب پلی وینیل استات (PVAc) با استفاده از الیاف نانوسلولزی (NFC) و نانوالیاف شیشه (GNF) جهت بهبود اتصالات کام و زبانه در سازههای سنتی گرهچینی چوبِ راش انجام شده است.مواد و روشها: در این تحقیق، بهمنظور مطالعه تأثیرات میزان تقویتکنندهها بر خواص چسب PVAc، نانوالیاف سلولزی و نانوالیاف شیشه در سه سطح مختلف شامل 0، 3 و 6 درصد بر مبنای وزن خشک چسب در قالب 9 تیمار (هر تیمار با 3 تکرار) مورد بررسی قرار گرفتند. اتصال کام و زبانه با استفاده از چسب پلی وینیل استات بدون نانوالیاف سلولزی و نانوالیاف شیشه بهعنوان نمونههای شاهد در نظر گرفته شد. پس از آمادهسازی نمونهها، آزمونهای کمی و کیفی شامل مقاومت کششی، مقاومت به خمش (مدولگسیختگی و مدولالاستیسیته)، آزمون کُهنگی تسریعشده و طیفسنجی FTIR انجام گرفت.نتایج: بر طبق نتایج، اختلاف معنیداری بین تیمارهای موردمطالعه ازنظر میزان مقاومت کششی و مقاومت به خمش (مدولگسیختگی و مدولالاستیسیته) وجود داشت (05/0>P). در بین تیمارهای موردمطالعه، بیشترین میزان مقاومت کششی (MPa 9/13)، مدولگسیختگی (MPa 5/130) و مدولالاستیسیته (MPa 36/11785) در تیمار PVAc اصلاحشده حاوی 3 درصد نانوالیاف سلولز و 3 درصد نانوالیاف شیشه مشاهده شد. علاوه بر این، نتایج بهدستآمده تفاوت معنیداری بین تیمارهای موردمطالعه ازنظر میزان کُهنگی تسریعشده نشان داد (05/0>P). کمترین میزان کهنگی تسریعشده در تیمار PVAc اصلاحشده با 3 درصد نانوالیاف سلولز و 3 درصد نانوالیاف شیشه (0/4) مشاهده گردید که نشان داد افزودن نانوالیاف سلولز و نانوالیاف شیشه به چسب PVAc باعث کاهش میزان کهنگی تسریعشده در محل اتصالات میشود. طیفسنجی FTIR نشان داد که با وارد شدن نانوالیاف سلولزی به داخل ماتریس پلی وینیل استات (PVAc)، بین گروههای هیدروکسیلی (OH) زنجیرههای پلیمری و گروههای هیدروکسیلی نانوسلولز پیوند هیدروژنی بهوجود میآید که موجب تشکیل شبکههای سهبُعدی منسجم و یکپارچه میشود.نتیجهگیری: این مطالعه نشان داد که با افزودن نانوالیاف سلولزی در سطح 3 درصد و نانوالیاف شیشه در سطح 3 درصد به چسب PVAc، خواص مکانیکی اتصالات در سازههای چوبی راش افزایش مییابد. با توجه به این موضوع، استفاده ترکیبی از نانوالیاف سلولزی (NFC) و نانوالیاف شیشه (GNF) بهمنظور بهبود خواص مقاومتی اتصالات در سازههای چوبی سنتی توصیه میشود.
خمیر کاغذ و کاغذ
مهرنوش توکلی؛ علی قاسمیان؛ محمدرضا دهقانی فیروزآبادی؛ ویتک گرژکویاک؛ بارت مازلا
چکیده
سابقه و هدف: اثرات مخرب ناشی از افزایش حرارت در بسترهای سلولزی که بهعنوان پایههای اصلی صنایع بستهبندی، بستهبندیهای مرغوب بهداشتی و بستهبندی مهمات بهکار میروند، امری بدیهی و ناگزیر است. از این رو، اصلاح ساختار این فرآوردههای زیستی توسط ترکیبات شیمیائی سبز و دوستدار محیط زیست بهمنظور افزایش دوام در برابر حرارت، ...
بیشتر
سابقه و هدف: اثرات مخرب ناشی از افزایش حرارت در بسترهای سلولزی که بهعنوان پایههای اصلی صنایع بستهبندی، بستهبندیهای مرغوب بهداشتی و بستهبندی مهمات بهکار میروند، امری بدیهی و ناگزیر است. از این رو، اصلاح ساختار این فرآوردههای زیستی توسط ترکیبات شیمیائی سبز و دوستدار محیط زیست بهمنظور افزایش دوام در برابر حرارت، ضروری است. مواد و روشها: در پژوهش حاضر، نانوالیاف سلولزی و نانوکریستالهای سلولزی اکسید شده با تمپو، بهصورت جداگانه، توسط ترکیبات حاوی مواد کندسوزکننده، بهصورت مخلوط دوگانه شامل "مونوآمونیوم فسفات و پروتئین آلبومین"، "سیلیکا و متیل-تریمتوکسی سیلان" و مخلوط چهارگانه حاوی هر چهار ماده یاد شده، کندسوز شدند. سپس هر مخلوط بهصورت جداگانه توسط پوششدهنده میلهای روی مقواهای سلولزی تولیدی، پوششدهی شد. ویژگیهای کندسوزی مقواهای حاصل توسط سه آزمون حرارتی شامل: لوله آتش کوچک، درصد شاخص اکسیژن محدود و گرماسنج کاهش وزن ارزیابی شدند. نتایج: بر مبنای نتایج مشاهده شده، نقش مونوآمونیوم فسفات، بهسبب حضور گروههای فسفات بهعنوان عامل پیشبرنده واکنش زغالسازی در حین سوختن، بهتنهایی در مخلوط دوگانه برجستهتر از مخلوط چهارگانه پوششدهی، در مقواهای پوشش-دهیشده بر پایه نانوالیاف سلولزی و مقواهای پوششدهیشده بر پایه نانوکریستالهای سلولزی، بود. مقایسه نانوالیاف سلولزی و نانوکریستالهای سلولزی کندسوز شده، بهعنوان پایه اصلی فرمول پوششدهی نشان داد که مقواهای پوششدهیشده با نانوالیاف سلولزی کندسوز شده، بهسبب دارا بودن بخشهای آمورف و کریستالی، میزان کاهش وزن بسیار کمتری در آزمون لوله آتش کوچک، درصد شاخص اکسیژن محدود تقریبا مشابه و حداکثر سرعت آزادسازی گرما و سرعت آزادسازی گرمای تقریبا یکسانی را در آزمون گرما-سنج کاهش وزن، نسبت به مقواهای پوششدهیشده با نانوکریستالهای سلولزی کندسوز شده، نشان دادند. نتیجهگیری: بهطور کلی، نانوالیاف سلولزی و نانوکریستالهای سلولزی کندسوز شده با مونوآمونیوم فسفات و آلبومین حتی در غلظت کم، میتوانند بهعنوان کندسوزکننده موثر و جایگزین کندسوزکنندههای سنتی متداول، برای تولید بستهبندیهای سلولزی باکیفیت استفاده شوند.
خمیر کاغذ و کاغذ
پژمان رضایتی چرانی؛ احمد عزیزی موصلو
چکیده
DOR:98.1000/1735-0913.1397.33.593.65.4.1605.67
به دلایل زیست محیطی و اقتصادی، استفاده از کارتنهای کنگرهای کهنه (OCC) در تولید کاغذ و مقوا، بهعنوان یک راهکار ...
بیشتر
DOR:98.1000/1735-0913.1397.33.593.65.4.1605.67
به دلایل زیست محیطی و اقتصادی، استفاده از کارتنهای کنگرهای کهنه (OCC) در تولید کاغذ و مقوا، بهعنوان یک راهکار موثر مورد توجه جدی صنایع کاغذ قرار دارد. خواص مقاومتی خمیرکاغذهای بازیافتی بهدلیل مختلفی از جمله پدیده استخوانی شدن ضعیفتر از خمیرکاغذ اولیه است. از این رو روشهای مختلفی از جمله افزودن مواد تقویتی و تیمارهای مکانیکی برای بهبود کیفیت آن مورد استفاده قرار میگیرد. بسیاری از واحدهای بازیافت کاغذ بهدلیل تولید کم، محدودیتهایی برای سرمایهگذاری و استفاده از تیمارهای مکانیکی (پالایشگرها) در خط تولید دارند. در این تحقیق، قابلیت استفاده از نشاسته کاتیونی(CS) و نانوالیاف سلولزی(CNF) بهعنوان مواد افزودنی استحکامی در تولید کاغذ و مقوا از خمیرکاغذهای حاصل از کارتن باطله بهعنوان جایگزینی برای پالایش مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، نشاسته کاتیونی در یک سطح (2 درصد) و نانوالیاف سلولزی در 3 سطح (2، 4، 6 درصد) استفاده و با نمونههای شاهد (با پالایش و بدون پالایش) مقایسه شد. نتایج نشان داد که استفاده از 2 درصد CS و 4 درصد CNF در ساخت کاغذ از OCC باعث بهبود شاخص مقاومت به کشش، ترکیدن معادل و حتی بیشتر از اثر پالایش گردید، ضمن اینکه مدت آبگیری و دانسیته تقریبا شرایط مشابهای داشتند. بنابراین شرایط فوق الذکر بهعنوان جایگزین پالایش در واحدهای کوچک بازیافت کاغذ باطله قابل توصیه است.
خمیر کاغذ و کاغذ
محمد آزادفلاح؛ حمید خدابنده لو؛ امیر عباس شایگانی اکمل
چکیده
خواص کاغذهای عایق الکتریکی ترانسفورماتور متأثر از فرایند اصلاح شیمیایی انجام شده بر روی الیاف است. در این تحقیق تأثیر سیانواتیلاسیون خمیرکاغذ و افزودن نانوالیاف سلولزی سیانواتیلدار شده بر خواص دیالکتریک شامل ظرفیت، تلفات دیالکتریک، مقاومت عایقی، ولتاژ شکست و همچنین مقاومت به کشش دو نوع کاغذ دستساز تهیهشده از خمیرکاغذ ...
بیشتر
خواص کاغذهای عایق الکتریکی ترانسفورماتور متأثر از فرایند اصلاح شیمیایی انجام شده بر روی الیاف است. در این تحقیق تأثیر سیانواتیلاسیون خمیرکاغذ و افزودن نانوالیاف سلولزی سیانواتیلدار شده بر خواص دیالکتریک شامل ظرفیت، تلفات دیالکتریک، مقاومت عایقی، ولتاژ شکست و همچنین مقاومت به کشش دو نوع کاغذ دستساز تهیهشده از خمیرکاغذ رنگبرینشده الیاف بلند و ترکیبی از آن با خمیرکاغذ سودای باگاس با نسبت 1:1 پس از آغشتهسازی با روغن معدنی ارزیابی شده است. برای این منظور سیانواتیلاسیون نانوالیاف سلولزی و خمیرکاغذ توسط پیوندزنی با آکریلونیتریل بهترتیب در دمای C˚40 و دمای اتاق در شرایط قلیایی انجام شد. پسازآن میزان نیتروژن نمونههای سیانواتیلدار شده با روش کجدال تعیین و درجه استخلاف آنها محاسبه شد. نتایج نشان داد که سیانواتیلاسیون خمیرکاغذ و افزودن نانوالیاف سلولزی اصلاحشده موجب کاهش ظرفیت و مقاومت به کشش کاغذهای عایق شد. همچنین مشاهده شد که اصلاح شیمیایی تأثیر اندکی بر تلفات دیالکتریک داشته ولی مقاومت عایقی و ولتاژ شکست کاغذها را افزایش داده است.
