نوع مقاله : فراورده های مرکب چوب

نویسندگان

• علی رضا خاکی فیروز ¹
• احمد ثمریها ²
• هیرسا جویا اردکانی ²

¹ عضو هیات علمی

² دانشگاه ملی مهارت

چکیده

بیان مساله و اهداف: با توجه به افزایش روزافزون استفاده از نانوکامپوزیت‌ها در صنایع مختلف، بهبود ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی این مواد اهمیت ویژه‌ای دارد. نانوکامپوزیت‌ها به دلیل ترکیب مواد مختلف، ویژگی‌های منحصر به فردی از جمله سبکی، استحکام و مقاومت در برابر عوامل محیطی از خود نشان می‌دهند. در این راستا، نانوکربنات کلسیم به عنوان یک تقویت‌کننده مؤثر شناخته شده است که می‌تواند به بهبود عملکرد نانوکامپوزیت‌های آرد صنوبر و پلی‌پروپیلن بازیافتی کمک کند. این پژوهش به بررسی تأثیر میزان نانوکربنات کلسیم بر خواص مکانیکی این نانوکامپوزیت‌ها می‌پردازد. نانوکربنات کلسیم به عنوان یک ماده تقویتی، می‌تواند با بهبود چسبندگی و انتقال تنش بین فازهای مختلف نانوکامپوزیت، خواص مکانیکی آن را بهبود بخشد. هدف اصلی این تحقیق، ارزیابی تأثیرات اندازه و مقدار نانوکربنات کلسیم بر مدول الاستیسیته، مقاومت کششی، و سایر ویژگی‌های مکانیکی نانوکامپوزیت‌ها است. با توجه به تنوع کاربردهای نانوکامپوزیت‌ها در صنایع بسته‌بندی، خودروسازی، و ساخت و ساز، نتایج این مطالعه می‌تواند به توسعه مواد سبک و مقاوم در این صنایع کمک کند. همچنین، این تحقیق می‌تواند راهکاری برای استفاده بهینه از مواد بازیافتی ارائه دهد، که به نوبه خود به حفظ محیط زیست و کاهش هزینه‌ها کمک خواهد کرد.
در نهایت، این پژوهش به دنبال شناسایی بهترین ترکیب از نانوکربنات کلسیم و آرد صنوبر به منظور دستیابی به نانوکامپوزیت‌های با عملکرد بالا است که بتوانند در پاسخ به نیازهای صنعتی و محیطی مدرن قرار گیرند.
مواد و روش‌ها: برای این منظور پلی‌پروپیلن (در سه سطح 50، 60 و 70 درصد)، آرد چوب صنوبر (در سه سطح 30، 40 و 50 درصد)، نانوکربنات کلسیم (در چهار سطح 0، 1، 2 و 3 درصد وزنی) و انیدرید مالئیک پیوند داده‌شده با پلی‌پروپیلن در سطح ثابت 3 درصد، به‌وسیله اکسترودر دو ماردونی (دو مارپیچه) با یکدیگر مخلوط و نمونه‌های آزمونی استاندارد با استفاده از روش قالب‌گیری تزریقی ساخته شدند. سپس خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی و خمشی، مدول کششی و خمشی، مقاومت به ضربه فاق‌دار، و سختی، مطابق با استانداردهای ASTM D 638، ASTM D 747، ASTM D 256، ASTM D 224 و ASTM D 703 اندازه‌گیری شدند.
نتایج: نتایج مربوط به مقدار F و سطح معنی‌داری نشان داد اثر مقدار آرد چوب بر ویژگی‌های مکانیکی شامل مقاومت کششی، خمش، مدول کششی و خمشی، مقاومت به ضربه فاق‌دار، و سختی، در سطح اطمینان 95 درصد معنی‌دار گردید. همچنین، اثر نانوکربنات کلسیم بر مقاومت کششی و خمشی، مدول خمشی، و سختی نیز در سطح اطمینان 95 درصد معنی‌دار بود، در حالی که مدول خمشی، مقاومت به ضربه فاق‌دار در این سطح معنی‌دار نشدند. اثر متقابل مقدار آرد و نانوکربنات کلسیم بر تمامی مقاومت‌ها در سطح اطمینان 95 درصد معنی‌دار نبود.
نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که افزایش آرد چوب صنوبر از 30 به 50 درصد تأثیر قابل‌توجهی بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌ها دارد، به‌ویژه در افزایش مقاومت کششی و خمشی، مدول و سختی. این بهبود به دلیل افزایش چسبندگی و انتقال تنش بین فازها است. با این حال، افزایش مقدار آرد منجر به کاهش مقاومت به ضربه و تردی بیشتر کامپوزیت می‌شود. اضافه کردن نانو کربنات کلسیم تا 3 درصد وزنی نیز خواص مکانیکی را بهبود می‌بخشد، اما مشابه با آرد، مقاومت به ضربه کاهش می‌یابد. به‌طور کلی، انتخاب مناسب نوع و مقدار مواد افزودنی می‌تواند به بهبود عملکرد نانوکامپوزیت‌ها کمک کند، اما توجه به اثرات منفی مانند کاهش مقاومت به ضربه نیز ضروری است.

کلیدواژه‌ها

• صنوبر
• نانو کربنات کلسیم
• مقاومت خمشی
• مدول خمشی
• سختی

موضوعات

• فراورده های مرکب چوب