بررسی خواص مکانیکی و مقاومت در برابر پوسیدگی چوب اصلاح‌شده با مالئیک‌انیدرید و متیل‌متاکریلات

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

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

3 استادیار گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه کردستان

چکیده

این تحقیق با هدف بررسی اثر تیمار اصلاح با مالئیک‌انیدرید و متیل‌متاکریلات بر خواص مکانیکی و مقاومت در برابر پوسیدگی چوب گونه صنوبر انجام‌ شد. نمونه‌های آزمون مکانیکی و مقاومت در برابر عوامل زیستی به ترتیب بر اساس استانداردهایASTM- D143 و EN113 تهیه گردیدند. سطوح تیمار به چهار گروه شاهد، اصلاح‌شده با متیل‌متاکریلات، مالئیک‌انیدرید و تلفیقی (مالئیک‌انیدرید/ متیل‌متاکریلات) تقسیم‌بندی شدند. نمونه‌ها با مالئیک‌انیدرید و مونومر، به روش
خلاء- فشار در سیلندر آزمایشگاهی اشباع شدند. جهت انجام واکنش با مالئیک‌انیدرید، نمونه‌ها به مدت 4 و24 ساعت به‌ترتیب تحت دمای C˚150 و C˚103 قرارداده‌شدند. به منظور پلیمریزاسیون، نمونه‌های اشباع‌شده با مونومر متیل‌متاکریلات نیز به مدت 24 ساعت، تحت دمای C˚90 و متعاقباَ برای همین زمان، تحت دمای C˚103 قرار داده‌شدند. پلیمر متیل‌متاکریلات با تشکیل پوشش بر دیواره سلولی، باعث 57/22 درصد بهبود در ثبات جانبی تحت فشار موازی الیاف شد. بالاترین مقادیر
مدول‌گسیختگی، الاستیسیته و سختی در سطح تلفیقی، به ترتیب با 13/24 ، 13/47 و 53/45 درصد بهبود نسبت به سطح شاهد، تعیین شد. مالئیک‌انیدرید در حضور متیل‌متاکریلات، با کاهش قطبیت در چوب و ایجاد پراکنش مناسب بین ذرات چوب و سطح پلیمر، سبب تشکیل پیوندعرضی و انتقال یکنواخت‌تر تنش گردید که به بهبود خواص مکانیکی انجامید. همچنین با اعمال تیمار در کلیه سطوح، مقاومت در برابر پوسیدگی بهبود یافت، به‌طوری‌که کاهش‌وزن از 4/80 درصد در سطح شاهد به 29/4 درصد در سطح تلفیقی تقلیل یافت. اصلاح با مالئیک‌انیدرید به‌دلیل تغییر ترکیبات چوب، کاهش قابلیت جذب رطوبت دیواره‌سلولی و اثر حجیم‌کنندگی، و حضور متیل‌متاکریلات در حفرات سلولی به عنوان یک مانع فیزیکی برای حرکت میسیلیوم قارچ و ورود رطوبت، به بهبود مقاومت در برابر پوسیدگی منتهی شدند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 

- ASTM- D143 Standard., 1994. Standard test method for small clear specimens of timber. Designation, West Conshohocken, 31p.

- Baysal, E., Yalinkilic, M.K., Altinok, M., Sonmez, A., Peker, H. and Colak, M., 2007. Some physical, biological, mechanical, and fire sproperties of wood polymer composite (WPC) pretreated with boric acid and borax mixture. Construction and Building Materials, 21(9): 1879-1885.

- Devi, R.R. and Maji, T.K., 2006. Effect of chemical modification with styrene and glycidyl methacrylate on the properties of pinewood. India Journal of Engineering & Materials Sciences, (13): 149-154.

- EN 113., 1996. wood preservatives. Method of test for determining the protective effectiveness against wood destroying basidiomycetes – Determination of the toxic values. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 25p.

- Feist, W.C., Rowell, R.M. and Ellis, W.D., 1991. Moisture sorption and accelerated weathering of acetylated and methacrylated aspen. Wood and Fiber Science, 23(1): 128-136.

- Hill, C.A.S. and Hale, M.D., Ormondroyd, G.A., Kwon, J.H., Forster, S.C., 2006. Decay resistance of anhydride-modified Corsican pine sapwood exposed to the brown rot fungus Coniophora puteana. Holzforschung, 60: 625-629.

- Iwamoto, Y., Itoh, T., and Minato, K., 2005. Vapor phase reaction of wood maleic anhydride (II): mechanism of dimensional stabilization. Journal Wood Science, 51: 601-606.

.Li, Y., Liu, Y., Xiang, X.M., and Xiang, F.H., 2010. Improvement of durability of wood by maleic anhydride. World Academy of Science, Engineering and Technology, 41p.

-  Li, Y., Liu, Z., Dong, X., Fu, Y. and Liu, Y., 2012. Comparison of decay resistance of wood and wood polymer composite prepared by in- suit polymerization of monomers. International Biodeterioration & Biodegradation: 1-6.

- Lu, J.Z., Wu, Q., and McNabb, Jr., H.S., 2000. Chemical coupling in wood fiber and polymer composites: A review of coupling agents and treatments, Wood and Fiber Science, 32 (1): 88-104.

- Mohebby, B., 2003. Biological attack of acetylated wood. Ph. D. thesis, Göttingen University, Göttingen, 147p.

- Omidvar, A., 2009. Wood polymer composite, (1th Ed). Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources press, Gorgan.

- Rowell. R.M., 2005.Chemical modification of wood. (In): Rowell. RM., (Ed). Handbook of Wood Chemistry & Wood Composites. Washington, Taylor and Francis, CRC Press.

- Rowell, R.M., Ibach, R.E., McSweeny, R.E. and Nilsson, T., 2009. Understanding decay resistance, dimensional stability and strength changes in heat treated and acetylated wood. In: Englund, F., Hill, C.A.S., Militz, H., Segerholm, B.K., (Eds.). Proceedings of the 4th European Conference on Wood Modification, 27-29 April 2009, Sweden, Stockholm: 489-502.

- Schneider, M.H. and Phillips, J.G., Tingley, D.A., and Brebner, K.I., 1990. Mechanical properties of polymer impregnated maple. Forest Products Journal, 40(1): 37–41.

- Schneider, M.H. and Philips, J.G., 2000. Physical properties of wood- polymer composites. Journal of Forest Engineering, 11(1): 83-89.

- Saiful Islam, Md., Hamdan, S., Rahman, R.Md., Jusoh, I. & Ahmed, A.S., 2011. The effect of crosslinker on mechanical and morphological properties of tropical wood polymer composites. Materials and Design, 32: 2221-2227.

- Yildiz, ÜC., Yildiz, S. & Gezer, E.D., 2005. Mechanical properties and decay resistance of wood-polymer composites prepared from fast growing species in Turkey. Bioresource Technology, 96 (9): 1003-1011.