نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• محمد پودینه ¹
• بابک نصرتی ²
• محمد دهمرده ²
• سعیدرضا فرخپیام ³

¹ دانشجوی دانشگاه زابل

² دانشگاه زابل

³ گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه زابل

چکیده

سابقه و هدف: امروزه پلیمرهای طبیعی مانند سلولز، نشاسته و پلی لاکتیک اسید (PLA) به‌عنوان جایگزین‌ پلیمرهای نفتی در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این بین، پلی‌لاکتیک اسید به‌عنوان پلیمری که بیشترین شباهت‌ها را از نظر ساختاری به پلیمرهای نفتی دارد، مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، پلی لاکتیک اسید به‌عنوان پلیمر پایه ساخت فوم و آرد چوب به‌عنوان تقویت‌کننده ویژگی‌های مکانیکی و از آزودی کربن آمید (ACA) به‌عنوان عامل فوم‌کننده و از میکروکریستالین سلولز (MCC) به‌عنوان عامل هسته‌زا استفاده شد.
مواد و روش‌ها: فوم‌های پلی‌لاکتیک‌اسید با ترکیب آرد چوب، عامل فوم‌زا و عامل هسته‌زا در دستگاه اکسترودر و سپس قالب-گیری زیر پرس تهیه شدند. اثر میکروکریستالین سلولز به عنوان عامل هسته‌زا در تولید فوم پلی‌لاکتیک‌‌اسید/آرد چوب با عامل فوم‌زای آزو‌دی‌کربن‌آمید مورد بررسی قرار گرفت. خواص حرارتی پانل‌های تهیه شده با استفاده از آزمون‌های وزن‌سنجی حرارتی (TGA) و گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) مورد بررسی قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که با افزایش مقدار عامل فوم‌زا تا سطح 3 درصد و عامل هسته‌زا تا سطح 4 درصد، چگالی پانل فوم ساخته‌شده تا 45/52 درصد کاهش یافته است. کاهش چگالی همراه با افزایش تخلخل، افزایش جذب آب، افزایش واکشیدگی ضخامت در تمام سطح تیمارها (1 تا 3 درصد عامل فوم‌زا و ۱ تا ۴ درصد عامل هسته‌زا) معنی‌دار بوده است. همچنین، این کاهش چگالی منجر به کاهش مقاومت کششی و خمشی و همچنین افزایش مقاومت به ضربه شده است. نتایج حاصل از آزمون‌های TGA و DSC نشان داد که استفاده از عامل فوم‌زا تغییری در دمای شیشه‌ای شدن فوم‌های ساخته‌شده ندارد، اما اضافه کردن میکروکریستالین سلولز منجر به افزایش دمای شیشه‌ای فوم‌ها شده است. همچنین، نتایج DSC تغییر رفتار کریستالینه شدن فوم ‌های ساخته شده را پس از اضافه نمودن میکروکریستالین سلولز نشان داد.
نتیجه‌گیری: به‌طور کلی، این تحقیق نشان داد که خاصیت هسته‌زایی MCC در کنترل رشد سلولی و کاهش قطر حفرات موثر بوده است، از این‌رو، می‌توان از آن برای تولید فوم پلی لاکتیک اسید میکروسلولی با کیفیت قابل قبول استفاده نمود.
واژه‌های کلیدی: پلی‌لاکتیک اسید (PLA)، میکروکریستالین سلولز (MCC)، آزودی کربن آمید (ACA)، فوم‌های پلی استایرن، عامل فوم‌زا، عامل هسته‌ز
ا.مقدمه
در طی چند دهه اخیر، مصرف بی‌رویه پلاستیک‌ها و مشکلات دفن آنها، خطرات زیست‌محیطی جدی را به همراه داشته است. بنابراین استفاده از پلیمرهای زیست‌پایه و زیست‌تخریب‌پذیر روز به روز در حال گسترش می‌باشد (Williams and Rangel-Buitrago, 2022). پلی‌لاکتیک‌اسید (PLA) یک پلیمر زیست‌پایه، زیست‌سازگار و زیست‌تخریب‌پذیر است که به دلیل مشکلات زیست‌محیطی ناشی از پلاستیک‌های سنتزی پایه نفتی، مورد توجه قرار گرفته است (Balasubramanian, 2014). PLA دارای ساختار آلیفاتیک خطی است که از طریق فرآیند پلیمریزاسیون از مونومر لاکتیک اسید بدست می‌آید. لاکتیک اسید از فرآیند تخمیر قند مواد زیستی ذرت، گندم و غیره تولید می‌شود. هزینه تولید PLA در مقایسه با پلیمرهای سنتزی نفتی که در کاربردهای مشابه استفاده می‌شوند، بیشتر است اما با توجه به مسائل زیست محیطی، استفاده از PLA در کاربردهای مختلف در حال گسترش می‌باشد (Hsissou et al., 2021). با این وجود، این زیست‌پلیمر دارای معایبی نظیر نرخ کریستالیزاسیون پایین، دمای ذوب پایین و خاصیت شکنندگی می‌باشد که در صورت استفاده صنعتی، نیازمند استفاده از مواد افزودنی برای بهبود این ویژگی‌ها می‌باشد. یکی از کاربردهایی که PLA قابلیت جایگزینی با پلیمرهای نفتی را دارا می‌باشد در ساخت فوم پلیمری می‌باشد. این فوم‌ها به دلیل خواص مطلوبی که دارند (وزن پایین، نسبت مقاومت به دانسیته مناسب، عایق فوق‌العاده و توانایی جذب انرژی) در زمینه‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند (Balla et al., 2021).

کلیدواژه‌ها

• پلی‌لاکتیک اسید (PLA)
• میکروکریستالین سلولز (MCC)
• آزودی کربن آمید (ACA)
• فوم‌های پلی استایرن
• عامل فوم‌زا
• عامل هسته‌زا

موضوعات

• نانو کامپوزیت