جلدهای مجله
شناسنامه علمی شماره
دوره 40، شماره 4 ، دی 1404
فراورده های مرکب چوب
فراورده های مرکب چوب
علی رضا خاکی فیروز؛ احمد ثمریها؛ هیرسا جویا
چکیده
بیان مسئله و اهداف: باتوجه به افزایش روزافزون استفاده از نانو کامپوزیتها در صنایع مختلف، بهبود ویژگیهای مکانیکی و فیزیکی این فراوردهها اهمیت ویژهای دارد. نانو کربنات کلسیم بهعنوان یک تقویتکننده مؤثر میتواند به بهبود عملکرد نانو کامپوزیتهای آرد صنوبر و پلیپروپیلن بازیافتی کمک کند. این پژوهش به بررسی تأثیر میزان نانو ...
بیشتر
بیان مسئله و اهداف: باتوجه به افزایش روزافزون استفاده از نانو کامپوزیتها در صنایع مختلف، بهبود ویژگیهای مکانیکی و فیزیکی این فراوردهها اهمیت ویژهای دارد. نانو کربنات کلسیم بهعنوان یک تقویتکننده مؤثر میتواند به بهبود عملکرد نانو کامپوزیتهای آرد صنوبر و پلیپروپیلن بازیافتی کمک کند. این پژوهش به بررسی تأثیر میزان نانو کربنات کلسیم بر خواص مکانیکی این نانو کامپوزیتها میپردازد. هدف اصلی این تحقیق، ارزیابی تأثیرات اندازه و مقدار نانو کربنات کلسیم بر مدولالاستیسیته، مقاومت کششی و سایر ویژگیهای مکانیکی نانو کامپوزیتها است. نتایج این مطالعه میتواند به توسعه فراوردههای سبک و مقاوم در صنایع بستهبندی، خودروسازی و دیگر حوزهها کمک کند و راهکاری برای استفاده بهینه از مواد بازیافتی ارائه دهد.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)، نانو کربنات کلسیم (در چهار سطح 0، 1، 2 و 3 درصد وزنی) و انیدرید مالئیک پیوند داده شده 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، 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 نانو کربنات کلسیم بر مقاومت کششی و خمشی، مدول خمشی، و سختی نیز در سطح اطمینان 95 درصد معنیدار بود، درحالیکه مدول خمشی، مقاومت به ضربه فاقدار در این سطح معنیدار نشدند. اثر متقابل مقدار آرد و نانو کربنات کلسیم بر تمامی مقاومتها در سطح اطمینان 95 درصد معنیدار نبود.نتیجه گیری: نتایج این تحقیق نشان میدهد که افزایش آرد چوب صنوبر از 30 به 50 درصد تأثیر قابلتوجهی بر خواص مکانیکی نانو کامپوزیتها دارد، بهویژه در افزایش مقاومت کششی و خمشی، مدول کششی، خمشی و سختی. این بهبود به دلیل افزایش چسبندگی و انتقال تنش بین مراحل است. بااینحال، 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. بهطورکلی، انتخاب مناسب نوع و مقدار مواد افزودنی میتواند به بهبود عملکرد نانو کامپوزیتها کمک کند، اما توجه به آثار منفی مانند کاهش مقاومت به ضربه نیز ضروریست.
فیزیک و مکانیک چوب
تبدیل مکانیکی چوب و اتصالات چوبی
محمد نجفیان اشرفی
چکیده
سابقه و هدف: چوب، ماده طبیعی تجدیدپذیر بینظیری است که بهعنوان یک منبع تجدیدپذیر، نقش اساسی در توسعه اجتماعی و اقتصادی یک کشور ایفا میکند. درخت گردو (Juglans regia)، یک درخت قطور و با دوام است که در جنگلهای معتدله و نیمه گرمسیری آسیا، اروپا و آمریکا یافت میشود. از سوی دیگر، درخت گردو یکی از مهمترین گونههای چوبی در ایران است که ...
بیشتر
سابقه و هدف: چوب، ماده طبیعی تجدیدپذیر بینظیری است که بهعنوان یک منبع تجدیدپذیر، نقش اساسی در توسعه اجتماعی و اقتصادی یک کشور ایفا میکند. درخت گردو (Juglans regia)، یک درخت قطور و با دوام است که در جنگلهای معتدله و نیمه گرمسیری آسیا، اروپا و آمریکا یافت میشود. از سوی دیگر، درخت گردو یکی از مهمترین گونههای چوبی در ایران است که در صنایع مختلفی مانند مبلمان، روکش و پانلهای ساختمانی مورداستفاده قرار میگیرد. بر همین اساس، دسترسی به خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مختلف اینگونه موردنیاز است.مواد و روشها: در این پژوهش نمونهبرداری از گونه گردو واقع در جنگل روستای بارکلا از شهرستان کردکوی (استان گلستان) مورداستفاده قرار گرفت. میانگین قطر برابرسینه سه تنه حدود 3/51 سانتیمتر و میانگین سن سه تنه حدود 51 سال اندازهگیری شد. از استاندارد ISO 3129 و ASTM D-143 به ترتیب برای انجام آزمایشهای فیزیکی و مکانیکی استفاده گردید. تعداد نمونهها برای آزمایشهای فیزیکی حدود 319 عدد و برای انجام آزمایشهای مکانیکی حدود 246 عدد بود. ویژگیهای فیزیکی شامل (دانسیته خشک، دانسیته بحرانی، دانسیته مرطوب، حداکثر رطوبت، همکشیدگی و واکشیدگی) و خواص مکانیکی شامل (مقاومت خمشی، مدولالاستیسیته، فشار موازی به الیاف، کشش موازی و عمود بر الیاف، برش موازی به الیاف، سختی و شکاف خوری) بررسی شد. نمونههای تهیه شده برای انجام آزمایشهای مکانیکی، به مدت چهار هفته در اتاق کلیما در دمای 20 درجه و رطوبت نسبی 65 درصد قرار گرفتند تا رطوبت کلیه نمونهها در هنگام انجام آزمایشهای مکانیکی برابر با 12 باشد. برای انجام آزمایشهای مکانیکی از دستگاه شرکتSANTOM 150 با لودسلهای مناسب هر آزمایش واقع در دانشگاه ملی و مهارت امام محمدباقر ساری استفاده شد.نتایج: نتایج دانسیته مرطوب، خشک و بحرانی گونه گردو واقع در کردکوی استان گلستان به ترتیب برابر 16/1، 63/0 و 54/0 گرم بر سانتیمتر مکعب به دست آمد. همچنین، میزان همکشیدگی طولی، شعاعی، مماسی و حجمی آن به ترتیب برابر با 4/0، 65/5، 30/8 و 35/14 درصد و واکشیدگی طولی، شعاعی، مماسی و حجمی به ترتیب برابر با 51/0، 71/5، 88/8 و 1/15 درصد و رطوبت بیشینه نمونهها 14/105 درصد به دست آمد. نتایج مقاومت مکانیکی گونه گردو برای مقاومت خمشی برابر 46/102 نیوتن بر میلیمتر مربع، مدولالاستیسیته برابر با 02/10246 نیوتن بر میلیمتر مربع، فشار موازی به الیاف برابر با 11/34 نیوتن بر میلیمتر مربع، کشش موازی و عمود بر الیاف به ترتیب برابر با 17/146 و 66/9 نیوتن بر میلیمتر مربع، برش موازی به الیاف برابر با 54/11 نیوتن بر میلیمتر مربع و سختی برابر با 70/6622 نیوتن و مقاومت به شکافخوری 69/1 نیوتن بر میلیمتر مربع اندازهگیری شد. نتایج بهدستآمده نشاندهنده تأثیر مثبت دانستیه بر روی خصوصیت مکانیکی چوب میباشد. البته عواملی مانند عوامل جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا بر روی خواص فیزیکی چوب مانند واکشیدکی و همکشیدگی چوب نیز مؤثر است. در این تحقیق مشخص شد اثر سن درخت روی خصوصیت مکانیکی چوب اثر کاملاً مثبتی دارد.نتیجه گیری: باتوجه به نتایج بهدستآمده از این پژوهش و مقایسه آن با مقادیر گزارش شده در تحقیقات گذشته میتوان گفت که گونه گردو منطقه بارکلا کردکوی استان گلستان دارای دانستیه مناسب و از لحاظ بیشتر مقاومتهای مکانیکی نیز از گردو چهار استان کشور که قبلاً موردمطالعه قرار گرفته بود بیشتر بود. یکی از دلایل این موضوع را میتوان به سن بیشتر گردو این منطقه نسبت به گردو چهار استان دیگر ذکر کرد. باتوجه به مقاومتهای مکانیکی خوب بهدستآمده از چوب گردو میتوان در صنایع پارکت، مبلمان، روکش و پانلهای ساختمانی استفاده کرد.
مقاله پژوهشی
خمیر کاغذ و کاغذ
سلمان آخوندزاده؛ منصور صوفی؛ سیده آمنه سجادی؛ مهدی فدایی
چکیده
سابقه و هدف: صنعت کاغذسازی بهعنوان یکی از صنایع کلیدی و پرکاربرد در اقتصاد ملی، همواره با چالشهای متعددی درزمینه مصرف منابع، آثار زیستمحیطی و الزامات اجتماعی مواجه بوده است. توسعه پایدار در این صنعت نهتنها تضمینکننده بقا و سودآوری بلندمدت است، بلکه به کاهش مصرف منابع طبیعی، بهبود عملکرد زیستمحیطی و ارتقای جایگاه اجتماعی ...
بیشتر
سابقه و هدف: صنعت کاغذسازی بهعنوان یکی از صنایع کلیدی و پرکاربرد در اقتصاد ملی، همواره با چالشهای متعددی درزمینه مصرف منابع، آثار زیستمحیطی و الزامات اجتماعی مواجه بوده است. توسعه پایدار در این صنعت نهتنها تضمینکننده بقا و سودآوری بلندمدت است، بلکه به کاهش مصرف منابع طبیعی، بهبود عملکرد زیستمحیطی و ارتقای جایگاه اجتماعی سازمانها نیز کمک میکند. این پژوهش باهدف شناسایی و تحلیل مؤلفههای اساسی پایداری در صنعت کاغذسازی ایران با بهرهگیری از روش نگاشت شناختی فازی انجام شده است تا تصویری جامع از تعاملات میان عوامل کلیدی ارائه دهد و راهبردهایی عملی برای ارتقای پایداری سازمانی پیشنهاد کند.مواد و روشها: جامعه آماری تحقیق شامل 13 خبره صنعت کاغذسازی و دانشگاهیان فعال در حوزه پایداری بود که بر اساس معیارهایی مانند تجربه کاری طولانی، سابقه مدیریتی و آشنایی با مفاهیم پایداری انتخاب شدند. ابتدا با مرور نظاممند منابع علمی و جستوجو در پایگاههای معتبر، ۹۳ مؤلفه اولیه شناسایی شد. سپس با بهکارگیری تحلیل عاملی اکتشافی (روش تحلیل مؤلفههای اصلی Principle Component Analysis))(، این مؤلفهها به ۲۴ مؤلفه نهایی در سه بعد اجتماعی (آموزش و توسعه کارکنان، رضایت کارکنان، رضایت مشتری، پاسخگویی شرکت، میزان مواجهه کارکنان با مواد شیمیایی و سفیدکننده)، زیستمحیطی (میزان مصرف انرژی، برنامهریزی نگهداری و تعمیرات برای کاهش اتلاف انرژی، مدیریت پسماندهای خطرناک، توانایی بازیافت، کاهش آلایندههای زیستمحیطی، استفاده از مواد بازیافتی، مدیریت لجن، آلودگی هوا، استفاده از آب خاکستری، میزان مصرف چوب) و اقتصادی (هزینه تولید به ازای هر تن کاغذ، قیمت محصول کاغذ، سودآوری شرکت، کارایی عملیاتی، کیفیت کاغذ تولید شده، هزینه خرید آخال، میزان از کارافتادگی و توقف خط تولید، درآمد حاصل از فروش محصولات جانبی، هزینههای بازیافت) تقلیل یافتند. باوجود اینکه نقش دولت در تدوین سیاستها و اعمال نظارت بر شاخصهای زیستمحیطی و اجتماعی از اهمیت بالایی برخوردار است، در این پژوهش تمرکز بر مؤلفههای داخلی سازمانی بوده که مستقیماً در کنترل واحدهای صنعتی قرار دارند. بااینحال، اثر سیاستهای دولتی بهطور غیرمستقیم از طریق شاخصهای مقرراتی و زیستمحیطی منعکس شده است. در مرحله بعد، پرسشنامههای زوجی برای سنجش شدت روابط علت و معلولی میان مؤلفهها طراحی و دادههای حاصل به اعداد فازی تبدیل شد. درنهایت، با استفاده از نرمافزار FCM Expert نگاشت شناختی فازی ترسیم گردید و میزان تأثیرگذاری، تأثیرپذیری و مرکزیت مؤلفهها تحلیل شد.یافتهها: نتایج نشان داد که ساختار پایداری در صنعت کاغذسازی از یک هسته مرکزی شامل چند مؤلفه کلیدی تشکیل شده است که بیشترین نقش را در پویایی کل سیستم ایفا میکنند. در این میان، پاسخگویی شرکت با بالاترین مقدار مرکزیت (۱۴/۳۷) در جایگاه نخست قرار گرفت و بهعنوان یک اهرم مدیریتی و نقطه مداخله راهبردی شناخته شد. پسازآن، سودآوری شرکت (78/13)، استفاده از مواد بازیافتی (92/10)، میزان مصرف چوب (80/10) و کارایی عملیاتی (72/10) در رتبههای بعدی قرار گرفتند. این مؤلفهها با سرعت بالا به مقادیر پایدار همگرا شده و بهعنوان «محرکهای قوی و پایدار» شناخته میشوند و هرگونه مداخله مدیریتی در آنها میتواند بهسرعت منجر به تغییرات سیستمی گسترده شود. از سوی دیگر، مؤلفههایی مانند مصرف انرژی، مدیریت لجن و برنامهریزی کاهش اتلاف انرژی در دسته «محرکهای متوسط» قرارگرفتهاند که رشد آهستهتری دارند و در مقدار نهایی کمی پایینتر تثبیت میشوند، اما در بلندمدت اثرگذاری مهمی بر سیستم اعمال مینمایند. همچنین، عواملی مانند هزینه خرید آخال، میزان توقف خط تولید، درآمد فروش محصولات جانبی، آلودگی هوا و رضایت مشتری با مرکزیت پایینتر، دارند. این مؤلفهها در همان تکرارهای ابتدایی روند نزولی پیدا میکنند و به مقادیر پایین همگرا میشوند. این رفتار بیانگر آن است که این مؤلفهها نقش ضعیفتری در تحریک کل شبکه دارند و بیشتر تحت تأثیر سایر مؤلفهها قرار میگیرند تا اینکه خود عامل تغییر باشند.نتیجهگیری: نتایج این پژوهش نشان میدهد که دستیابی به پایداری در صنعت کاغذسازی نیازمند نگاهی مرحلهای و سیستماتیک است. تمرکز اولیه باید بر طراحی سیاستهای مسئولیتپذیر اجتماعی، ارتقای بهرهوری و توسعه مدلهای اقتصادی چرخشی باشد و در ادامه با سرمایهگذاری در فناوریهای نوین انرژی و بازیافت، مسیر پایداری تثبیت گردد. نهایتاً، بهبود جنبههای پیرامونی مانند مدیریت هزینهها، کنترل آلودگی و توسعه بازارهای جانبی میتواند پایداری صنعت را در بلندمدت تقویت کرده و جایگاه آن را در اقتصاد ملی ارتقا دهد.
مقاله پژوهشی
نانو کامپوزیت
محمد پودینه؛ بابک نصرتی؛ محمد دهمرده؛ سعیدرضا فرخ پیام
چکیده
سابقه و هدف: امروزه پلیمرهای طبیعی مانند سلولز، نشاسته و پلیلاکتیک اسید (PLA) بهعنوان جایگزین پلیمرهای نفتی در زمینههای مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. دراینبین، پلیلاکتیک اسید بهعنوان پلیمری که بیشترین شباهتها را ازنظر ساختاری به پلیمرهای نفتی دارد، موردتوجه قرار گرفته است. در این تحقیق، پلیلاکتیک اسید بهعنوان ...
بیشتر
سابقه و هدف: امروزه پلیمرهای طبیعی مانند سلولز، نشاسته و پلیلاکتیک اسید (PLA) بهعنوان جایگزین پلیمرهای نفتی در زمینههای مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. دراینبین، پلیلاکتیک اسید بهعنوان پلیمری که بیشترین شباهتها را ازنظر ساختاری به پلیمرهای نفتی دارد، موردتوجه قرار گرفته است. در این تحقیق، پلیلاکتیک 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 پلیلاکتیک اسید با ترکیب آرد چوب، عامل فومزا و عامل هستهزا در دستگاه اکسترودر و بعد قالبگیری زیر پرس تهیه شدند. اثر میکروکریستالین سلولز بهعنوان عامل هستهزا در تولید فوم پلیلاکتیک اسید/آرد چوب با عامل فومزای آزودیکربنآمید بررسی شد. 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 و 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 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 فومهای ساخته شده را پس از اضافه نمودن میکروکریستالین سلولز نشان داد.نتیجه گیری: این تحقیق نشان داد که خاصیت هستهزایی MCC در کنترل رشد سلولی و کاهش قطر حفرهها مؤثر بوده است، ازاینرو، میتوان از آن برای تولید فوم پلیلاکتیک اسید میکرو سلولی باکیفیت قابلقبول استفاده نمود. با توجه به این موضوع، این مطالعه استفاده از میکروکریستالین سلولز (MCC) را به دلیل کاربردهای صنعتی، ارزانقیمت بودن، زیستتخریبپذیری و آثار محیطزیستی آن مورد تأکید قرار میدهد.
مقاله پژوهشی
تبدیل شیمیایی
نورالدین نظرنژاد؛ مهران پرستار؛ مهران سینکی
چکیده
سابقه و هدف: نیترو سلولز، یکی از مشتقات مهم سلولز، به دلیل ویژگیهایی مانند واکنشپذیری بالا، قابلیت انحلال در حلالهای آلی، توانایی تشکیل فیلم و اشتعالپذیری کنترلشده، در صنایع مختلف مانند تولید مواد منفجره، پوششهای پلیمری، فیلمهای عکاسی، داروسازی و زیست پزشکی کاربرد گستردهای دارد. خواص نهایی نیترو سلولز تا حد زیادی به ...
بیشتر
سابقه و هدف: نیترو سلولز، یکی از مشتقات مهم سلولز، به دلیل ویژگیهایی مانند واکنشپذیری بالا، قابلیت انحلال در حلالهای آلی، توانایی تشکیل فیلم و اشتعالپذیری کنترلشده، در صنایع مختلف مانند تولید مواد منفجره، پوششهای پلیمری، فیلمهای عکاسی، داروسازی و زیست پزشکی کاربرد گستردهای دارد. خواص نهایی نیترو سلولز تا حد زیادی به ماهیت ماده اولیه سلولزی و شرایط فرایند نیتراسیون وابسته است. در دهههای گذشته، آلفاسلولز با خلوص بالا، بهعنوان ماده اولیه استاندارد برای سنتز نیترو سلولز شناخته شده است، اما ظهور نانو الیاف سلولز بهویژه نانوالیاف سلولز (CNF) با ساختار نانومتری، سطح ویژه بالا و واکنشپذیری بیشتر، افق جدیدی را در توسعه نیتروسلولزهای اصلاحشده گشوده است. با توجه به تفاوتهای ساختاری اساسی بین آلفاسلولز و نانوالیاف سلولز، بررسی اثر نوع ماده اولیه بر ویژگیهای شیمیایی، فیزیکی و حرارتی نیترو سلولز از اهمیت بالایی برخوردار است. هدف این پژوهش، مقایسه سیستماتیک نیتروسلولزهای تولیدشده از آلفاسلولز و نانوالیاف سلولز و تحلیل دقیق عملکرد آنها در شرایط مختلف نیتراسیون است.مواد و روشها: آلفاسلولز از کاه گندم، پس از انجام پیشتصفیه اسیدی، خمیر سازی فرایند پخت سودا-آنتراکینون، رنگبری با دی اکسید کلر و نهایتاً استفاده از هیدروکسید سدیم 5/17% جهت حذف همی سلولوزهای باقیمانده به دست آمد. نانوالیاف سلولز با قطر 50–10 نانومتر بهصورت تجاری تهیه شد. فرایند نیتراسیون با استفاده از مخلوط اسید نیتریک و اسیدسولفوریک با نسبت حجمی 3:1 و در دمای 30 درجه سانتیگراد به مدت 45 دقیقه انجام شد. سه سطح غلظت اسید نیتریک (20، 40 و 80 میلیلیتر) برای بررسی اثر شدت نیتراسیون در نظر گرفته شد. پس از واکنش، محصولات بهدقت شستوشو و خشک شدند. سپس ویژگیهایی مانند درجه استخلاف (DS)، ویسکوزیته، درجه پلیمریزاسیون (DP)، طیفسنجی FTIR، پایداری حرارتی به روش TGA و سرعت سوختن مورد ارزیابی قرار گرفتند.نتایج: نیتروسلولز حاصل از آلفاسلولز (NC) در مقایسه با نیتروسلولز نانوالیاف سلولز (NNC) درجه استخلاف بالاتری داشت. در NC، مقدار DS از 151/1 در غلظت 20 میلیلیتر اسید نیتریک به 54/1 در 80 میلیلیتر افزایش یافت، درحالیکه در NNC مقدار DS بین 088/1 تا 182/1 متغیر بود. ویسکوزیته NC از 8/359 به 9/325 سانتیپواز با افزایش غلظت اسید کاهش یافت، درحالیکه در نمونههای NNC به دلیل رفتار پلاستیکی، اندازهگیری ممکن نبود. درجه پلیمریزاسیون (DP) در NC از 311 در غلظت پایین اسید به 279 در غلظت بالا کاهش یافت. طیفسنجی FTIR کاهش جذب باندهای O–H در محدوده cm⁻¹3200–3600 و افزایش شدت باندهای نیترو در cm⁻¹1250–1650 را نشان داد. تحلیل گرماوزنسنجی (TGA) بیانگر پایداری حرارتی بالاتر NNC بود، بهطوریکه دمای تجزیه اصلی آن از °C200–230 در NC به °C240–270 در NNC افزایش یافت. در آزمون سرعت سوختن، نمونههای NC با میزان متوسط 8/2 mm/s سریعتر از NNC با نرخ mm/s 9/1 سوختند که بیانگر واکنشپذیری و اشتعالپذیری بیشتر نیتروسلولز آلفاسلولز است.نتیجهگیری: نوع ماده اولیه سلولزی، تأثیر تعیینکنندهای بر خواص نهایی نیترو سلولز دارد. نیتروسلولزهای تهیهشده از آلفاسلولز، به دلیل ساختار یکنواختتر و دسترسی آسانتر گروههای هیدروکسیل، درجه استخلاف و نرخ سوختن بالاتری دارند که آنها را برای کاربردهای انفجاری و پوششی مناسب میسازد. در مقابل، نانوالیاف سلولز بهدلیل ساختار نانومتری، سطح تماس بیشتر و رفتار پیچیدهتر، نیتروسلولزی با پایداری حرارتی بهتر و واکنشپذیری کنترلشده تولید میکند که برای کاربردهای ایمنتر و دقیقتر مناسب است. این یافتهها میتوانند به بهینهسازی تولید نیترو سلولز و توسعه کاربردهای نوآورانه در حوزه انرژی، زیست پزشکی و کامپوزیتهای پیشرفته کمک شایانی کنند.
خمیر کاغذ و کاغذ
خمیر کاغذ و کاغذ
حسین پورکریم دودانگه؛ حسین جلالی ترشیزی؛ حمیدرضا رودی
چکیده
سابقه و هدف: نقصان دسترسی به آخالهای تمیز و با پیشینه بازیابی اندک و نیز الیاف بکر در سالیان اخیر در کشور، منجر به کاهش شدید کیفیت فراوردههای کاغذی بستهبندی و نیز فرایند تولید کاغذ بازیافتی شده است. استفاده از مواد افزودنی شیمیایی راهکاری کارآمد در بهبود ویژگیهای خمیرکاغذ و کاغذهای بازیافتی محسوب میشود. در این میان کاربرد ...
بیشتر
سابقه و هدف: نقصان دسترسی به آخالهای تمیز و با پیشینه بازیابی اندک و نیز الیاف بکر در سالیان اخیر در کشور، منجر به کاهش شدید کیفیت فراوردههای کاغذی بستهبندی و نیز فرایند تولید کاغذ بازیافتی شده است. استفاده از مواد افزودنی شیمیایی راهکاری کارآمد در بهبود ویژگیهای خمیرکاغذ و کاغذهای بازیافتی محسوب میشود. در این میان کاربرد مواد مبتنی بر زیستتوده مانند نانوسلولز و نیز مواد چند کاربردی مانند پلیمر کاتیونی دیآلیل دیمتیل آمونیوم کلراید (پلی دادماک) از جنبههای مختلف فنی و زیستمحیطی رو به گسترش و مورد توجه است. بنابراین در راستای بهبود ویژگیهای فراورده و فرایند تولید، تأثیر نانوسلولز و پلیدادمک بهعنوان پلیمرهای دارای ظرفیت های مزبور، در مقیاس آزمایشگاهی مورد پژوهش قرار گرفت.مواد و روشها: خمیرکاغذ بازیافتی از آخال قهوهای OCC از کارخانههای داخلی و بدون هرگونه افزودنی و با درجه روانی 350 میلیلیتر تهیه شد. مواد شیمیایی پلی دیآلیل دیمتیل آمونیوم کلراید کاتیونی (پلیدادماک) با وزن مولکولی متوسط از شرکت Sigma Aldrich و نانوالیاف سلولزی با میانگین قطر 35 نانومتر از شرکت نانونوین پلیمر خریداری شد. مواد شیمیایی مزبور در چهار سطح مصرف صفر، 1/0، 15/0 و 2/0 بر مبنای جرم خشک خمیرکاغذ بررسی گردید. تأثیر کاربرد پلیمرهای مزبور بهصورت منفرد و ترکیبی بر ویژگیهای خمیرکاغذ شامل درجه روانی، ماندگاری کل و اتلاف مواد در آنالیزگر DDJ و نیز ویژگیهای کاغذ بازیافتی دستساز آزمایشگاهی مشتمل بر دانسیته و شاخصهای مقاومت کششی، ترکیدن و پارگی برابر استاندادهای TAPPI مورد پژوهش قرار گرفت.نتایج: کاربرد منفرد پلیمرکاتیونی p-DADMAC (سامانه وصلهزنی) منجر به افزایش درصد ماندگاری کل اجزای دوغاب خمیرکاغذ بازیافتی شد، اما افزایش میزان مصرف تغییر محسوسی را در ماندگاری کل نداشت. همچنین میزان مواد عبورکرده از توری DDJ را کاهش داده و نیز افزایش درجه روانی خمیرکاغذ از 350 میلیلیتر در نمونه شاهد و فاقد هرگونه افزودنی به 430 میلیلیتر در کمترین سطح کاربرد آن (1/0%) را سبب شده است. همچنین بهطور چشمگیری دانسیته ظاهری را ارتقا داده که افزایش سطح مصرف آن نیز تأثیر معنیداری بر این ویژگی ساختاری کاغذ نداشته است. کاربرد منفرد p-DADMAC و افزایش درصد افزودن آن به خمیرکاغذ بازیافتی بهطور نسبی تغییراتی را عمدتاً افزایشی اما محدود، در مقاومت به کشش و ترکیدن کاغذ بازیافتی به وجود آورده است. نانوالیاف سلولزی نیز بهصورت کاربرد منفرد منجر به افزایش ماندگاری خمیرکاغذ، دانسیته، شاخصهای کشش و ترکیدن کاغذ، کاهش درجهروانی و اتلاف مواد از خمیرکاغذ و نیز افت شاخص پارگی گردید. ماهیت آنیونی، سطح ویژه بالا و دارای ظرفیت پیوندهای هیدروژنی سبب این نتایج گزارش شد. کاربرد نانوالیاف سلولزی پس از پلیدادمک به خمیرکاغذ بهعنوان سامانه مرکب در پایانه تر کاغذسازی، بر ماندگاری روی توری افزوده است که در قالب کاهش اتلاف مواد قابل گزارش است. همچنین غالباً از تأثیر معنیداری نامطلوب شدیدی بر درجه روانی برخوردار بوده و آبگیری را کندتر و سختتر کرده است. کاربرد نانوسلولز پس از p-DADMAC نیز با توجه به درصد افزودن هریک از افزودنیهای مزبور، تأثیرات متفاوتی عمدتاً افزایشی بر ویژگیهای مقاومتی کششی، ترکیدن و پارگی داشته است.نتیجه گیری: نشان داده شد که بهاستثنای تأثیر نامطلوب کاهنده کاربرد منفرد نانوسلولز بر شاخص پارگی و درجه روانی، در سایر حالتهای کاربرد منفرد و ترکیبی افزودنیهای شیمیایی نانوسلولز و پلی دادماک، افزایش تمامی ویژگیهای مقاومتی و دانسیته کاغذ، بهبود سهولت آبگیری از خمیرکاغذ، افزایش ماندگاری خمیرکاغذ به هنگام شکلگیری و کاهش اتلاف مواد در مقایسه با تیمار شاهد قابل دستیابی است. بااینحال، کاربرد منفرد پلیمر کاتیونی نسبت به کاربرد منفرد نانوسلولز و نیز ترکیبی آنها، شرایط بهتری را در خمیرکاغذ از منظر ماندگاری و آبگیری پدیدار نمود. البته روند تغییرات ویژگیهای مقاومتی نیز وابسته به درصدهای کاربرد ترکیبی دو ماده شیمیایی متفاوت بوده است.
)