اثر مالئیک‌انیدرید و گلیسیدیل‌متاکریلات بر ویژگی‌های ریخت‌شناسی و فیزیکی چوب‌پلیمر استایرن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشگاه کشاورزی ساری، دکتری

چکیده

در این تحقیق اثر تیمار چوب با مالئیک‌انیدرید و گلیسیدیل‌متاکریلات بر ویژگی‌های ریخت‌شناسی و فیزیکی چوب­پلیمر حاصل از چوب ممرز و مونومر استایرن بررسی شد. نمونه‌ها در پنج نوع تیمار شاهد، اصلاح با مالئیک‌انیدرید، اشباع با استایرن، مالئیک‌انیدرید/ استایرن و مالئیک‌انیدرید/ استایرن/گلیسیدیل‌متاکریلات براساس استاندارد ASTM- D4446-05 تهیه شدند. اشباع به‌روش خلأ- فشار به‌وسیلۀ سیلندر آزمایشگاهی انجام گرفت. حضور استایرن در حفره‌های سلولی، واکشیدگی چوب تیمارشده به‌وسیلۀ مالئیک‌انیدرید و برهمکنش سطوح اصلاحی مالئیک‌انیدرید/استایرن و مالئیک‌انیدرید/ استایرن/ گلیسیدیل‌متاکریلات با دیوارۀ سلولی چوب به‌وسیلۀ میکروسکوپ الکترونی تأیید شد. براساس نتایج، با افزودن مالئیک‌انیدرید و مالئیک‌انیدرید/ گلیسیدیل‌متاکریلات، وزن و دانسیتۀ چوب‌پلیمر به‌ترتیب 47/73 و 91/79 درصد و 95/5 و 9/11 درصد افزایش یافت. برهمکنش‌های قوی بین ساختار چوب و پلیمر تلفیقی مالئیک‌انیدرید/ استایرن/ گلیسیدیل‌متاکریلات به بهبود سازگاری پلیمر با دیوارۀ سلولی و کاهش تخلخل چوب منتهی شد. اصلاح با مالئیک‌انیدرید و اشباع با استایرن موجب بهبود آب‌گریزی و ثبات ابعاد نمونه‌های چوب‌پلیمر شد، به‌طوری که پس از طولانی‌ترین زمان غوطه‌وری، جذب آب و تغییرات ابعاد در سطح اصلاح مالئیک‌انیدرید/استایرن/گلیسیدیل‌متاکریلات با افزایش وزن 42/44 درصد، 78/57 و 15/50 درصد در مقایسه با نمونۀ شاهد کاهش یافت. بیشترین کارایی ضد واکشیدگی نیز در سطح مالئیک‌انیدرید/استایرن/گلیسیدیل‌متاکریلات مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of maleic anhydride and glycidyl methacrylate on morphological and physical properties of styrene wood-polymer

نویسنده [English]

  • Maryam Ghorbani kookandeh 2
چکیده [English]

The current research was planned to investigate the effect of maleic anhydride (MAN) and glycidyl methacrylate (GMA) treatments on morphological and physical properties of the hornbeam wood-styrene composite. Test samples were divided according to ASTM D4446-05 to control and treated with MAN, ST, MAN/ST and MAN /ST/GMA. Treatment was performed by vacuum- pressure method using a experimental cylinder. The presence of styrene in the cell cavities, swelling of treated wood with MAN and interaction between MAN/ST and MAN/ST/GMA with wood cell wall were confirmed by Scanning electron microscopy. According to the results, density and weight of the specimens were increased as 73.47 and 79.91; and 5.95 and 11.9% by addition of MAN and MAN/GMA, respectively. Strong interactions between wood structure and combination of MAN/ST/GMA led toan improvement in the compatibility of polymer with cell wall and reduction in porosity of the treated wood. hydrophobicity and dimensional stability of wood polymer composites were improved as the result of modification with MAN and impregnation with ST, so that after the longest immersion time, water absorption and dimensional changes in MAN/ST/GMA with 42/44% weight percent gain, decreased up to 57/78 and 50.15% in comparison with the untreated samples. The highest anti-swelling efficiency was determined in MAN/ST/GMA treatment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • styrene
  • Physical properties
  • glycidyl methacrylate
  • maleic anhydride
  • morphological characteristics
[1]. Dong, X., Li, Y., Fu, Y., Gao, J., and Liu, Y. (2012). Characterization and durability of wood- polymer Composites prepared by in- situ polymerization of methyl methacrylate and styrene. Scientific Research and Essays, 7(24): 2143- 2149.

[2]. Li, Y., Dong, X., Lu, Z., Jia, W., and Liu, Y. (2012). Effect of polymer in situ synthesized from methyl methacrylate and styrene on the morphology, thermal behavior, and durability of wood. Journal of Applied Polymer Science, 128(1):13- 20.

[3]. Omidvar, A. (2009). Wood polymer composite. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources press, Gorgan.

[4]. Zhang, Y.L., Wan, H., and Zhang, S.Y. (2005). Characterization of sugar maple wood polymer composites: monomer retention and polymer retention. Holzforschung, 59(3): 322-329.

[5]. Zhang, Y.L., Zhang, S.Y., Yang, D.Q., and Wan, H. (2006). Dimensional Stability of wood polymer composites. Journal of Applied Polymer Science, 102(6): 5085- 5094.

[6]. Rashmi, R.D., Ilias, A., and Maji, T.K. (2003). Chemical modification of rubber wood with styrene in combination with a crosslinker: effect on dimensional stability and strength property. Bioresource Technology, 88: 185- 188.

[7]. Soulounganga, P., Loubinoux, B., Wozniak, E., Lemor, A., and Ge´rardin, P. (2004). Improvement of wood properties by impregnation with polyglycerol methacrylate. Holz als Roh-und Werkstoff, 62(4): 281- 285.

[8]. Elvy, S.B., Dennis, G.R., and Ng, L.T. (1995). Effect of coupling agent on the physical properties of wood polymer composites. Journal Materials Processing technology, 48(1- 4): 365- 372.

[9]. Jani, M., Rozman, D., and Rahim, S. (2007). Rubber wood-polymer Composites: The Effect of Chemical Impregnation on the Mechanical and Physical Properties. Malaysian Polymer Journal, 2(2): 1-11.

[10]. Standard Test Method for Anti-Swelling Effectiveness of Water-Repellent Formulations and Differential Swelling of Untreated Wood When Exposed to Liquid Water, American Society for Testing and Materials, ASTM Standard, D4446-05, 2005.

[11]. Schnieder, M.H. Brebner, K.I., and Hartley, I.D. (1989). Swelling of a cell- lumen filled and wall bulked wood- polymer composite in water. Wood and Fiber Science, 23(2): 165-172.

[12]. Iwamoto, Y., and Itoh, T. (2005). Vapor phase reaction of wood maleic anhydride (I): Dimensional Stability and durability of treated wood. Journal Wood Science, 51: 595-600.

[13]. Saiful Islam, Md., Hamdan, S., Rezaur Rahman, Md., Jusoh, I., and Ahmed, A.S. (2011). The effect of crosslinker on mechanical and morphological properties of tropical wood material composites. Materials and Design, 32(4): 2221- 2227.

[14]. Stolf, D.O., and Rocco Lahr, F.A. (2004). Wood- polymer composites: Physical and mechanical properties of some wood species impregnated with styrene and methyl methacrylate. Materials Research, 7(4): 611- 617.

[15]. Devi, R.R., and Maji, T.K. (2007). Effect of Glycidyl Methacrylate on the Physical Properties of Wood–Polymer Composites. Polymer Composites, 28: 1-5.

[16]. 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, 41: 67-70.

[17]. Li, Y., Liu, Z., Dong, X., Fu, Y., and Liu, Y. (2013). Comparison of decay resistance of wood and wood polymer composite prepared by in-situ polymerization of monomers. International Biodeterioration & Biodegradation, 84: 401-406.

[18]. Devi, R.R., and Maji, T.K. (2002). Studies of properties of rubber wood with impregnation of polymer. Bulletin of Materials Science, 25(6): 527- 531.

[19]. Mattos, B., Serrano, L., Gatto, D., Magalhaes, W.L.E., and Labidi, J. (2014). Thermochemical and hygroscopicity properties of pinewood treated by in situ copolymerisation with methacrylate monomers. Thermochimica Acta, 596: 70- 78.