رفتار مکانیکی و حرارتی چندسازة آرد چوب اصلاح‌شده با ترکیبات آکریلاتی/پلی‌پروپیلن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی چوب و فرآورده‌های سلولزی، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، ساری، ایران.

2 گروه شیمی، دانشکدة علوم، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران.

10.22059/jfwp.2024.380801.1307

چکیده

سازگاری بین پرکننده ­های طبیعی و مادة زمینة پلیمری با بکارگیری جفت­ کننده و اصلاح پرکننده­ ها بهبود می­ یــابد. تحقیق حـاضر، اثــر اصلاح آکــریلاتی پرکنندة طبیعی بــا گلیسیدیل­متــاکریلات (GMA) و گلیسیدیل‌متاکریلات/متیل‌متاکریلات (GMA/MMA) بر خواص چندسازة چوب­پلاستیک آرد چوب صنوبر/پلی­پروپیلن تولید شده به نسبت‌های وزنی مختلف (80:20، 70:30 و 60:40 درصد)، بدون و با جفت‌کنندة انیدرید مالئیک پیوند شده به پلی­پروپیلن، به روش قالب­گیری تزریقی را بررسی می­کند. مقاومت‌های خمشی و کششی با افزایش نسبت آرد چوب تا 30 درصد، بهبود معنی­ داری یافتند، اما در نسبت پرکنندة 40 درصد این ویژگی­ ها کاهش داشتند و در نمونه­های حاوی نسبت ­های بیشتر پرکننده، اثر جفت‌کنندگی و اصلاح در بهبود خواص محسوس ­تر بود. مقاومت به ضربه فاق­دار، با افزایش پرکننده کاهش یافت و حضور جفت­کننده و اصلاح پرکننده با GMA، این مقاومت را در قیاس با نمونه‌های شاهد کاهش داد، که برای چندسازة حاوی پرکنندة اصلاح تلفیقی شده به‌دلیل لزوم اعمال انرژی بیشتر برای توسعة ترک، بیشتر از سایر تیمارها بود. یکپارچگی بیشتر و حفره­ های کمتر ساختار فرآورده­ های حاوی آرد چوب اصلاح شده با گلیسیدیل­متاکریلات و گلیسیدیل­متاکریلات/متیل­متاکریلات به بهبود محسوس‌تر پایداری حرارتی در مقایسه با چندسازة حاوی جفت­ کننده انجامید که در نمونة حاوی پرکنندة اصلاح تلفیقی شده و در نسبت‌های بیشتر پرکننده محسوس ­تر بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Mechanical and thermal behaviors of acrylate-modified wood flour/polypropylene composite

نویسندگان [English]

  • Maryam Ghorbani Kookandeh 1
  • Nadia Talebi 1
  • Seyed Mojtaba Amininasab 2
  • Foroogh Dastoorian 1
1 Department of Wood and Cellulosic Products Engineering, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
2 Department of Chemistry, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran.
چکیده [English]

The compatibility between the polymer matrix and natural fillers is improved by using a coupling agent or modifying the fillers. This study investigates the effect of acrylate modification of natural fillers with glycidyl methacrylate (GMA) and glycidyl methacrylate/methyl methacrylate (GMA/MMA) on the properties of poplar wood flour/polypropylene composites at different weight ratios, with and without maleic anhydride grafted to polypropylene, produced by the injection molding method. Bending and tensile strengths were significantly improved by increasing the proportion of wood flour up to 30%, but these properties decreased at a filler ratio of 40%. In samples with higher filler ratios, the effect of the coupling agent and filler modification on improving properties was more significant. Notch impact resistance decreased with increasing filler ratio, and the coupling agent and filler modification with GMA reduced this resistance compared to the control samples. The decrease was more pronounced for the composite containing the combined modified fillers, as more force was required for crack development. Greater integrity and fewer holes in the structure of products containing wood flour modified with GMA and GMA/MMA significantly improved the thermal stability of the resulting composite compared to the product containing only the coupling agent, which was more evident for the sample containing the combined modified filler, especially at higher filler ratios.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acrylate compounds
  • Mechanical behavior
  • Morphology
  • Thermal stability
  • Wood plastic composite

مراجع

[1] Bo Chen, B., Luo, Z., Chen, H., Chen, C., Cai, D., Qin, P., Cao, H., & Tan, T. (2020). Wood plastic composites from the waste lignocellulosic biomass fibers of bio-fuels processes: a comparative study on mechanical properties and weathering effects. Waste and Biomass Valorization, 11(5), 1701-1710.
[2] Oksman, K., & Sain, M. (2008). Wood-Polymer Composites. Wood head Publishing Ltd, Great Abington, Cambridge, UK, 366 p.
[3] Ghorbani, M., Talebi, N., Amininasab, S.M., & Dastoorian, F. (2023). Effect of acrylate modification of wood flour on the structural characteristics and physical behavior of wood flour/polypropylene composite product. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 30(4), 1-16. (in Persian)
[4] Davoudi, M., Asadpour, Gh., Zabihzadeh, S.M., & Ghorbani, M. (2016). The effect of hydrothermal modification on the properties of composite made from bark flour-polypropylene. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 31(2), 280-293.
[5] Ghorbani, M., Nikkhah Shahmirzadi, A., & Toopa A. (2020). Effect of densification on the practical properties of chemical and thermal modified poplar wood. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 11(2), 185-197.
[6] Sohn , J.S., & Cha, S.W. (2018). Effect of Chemical Modification on Mechanical Properties of Wood-Plastic Composite Injection-Molded Parts. Polymers (Basel), 10(12), 1391.
[7] Ozmen, N., Cetin, N.S., Mengeloglu, F.M., Birinci, E., & Karakus, K. (2013). Effect of wood acetylation with vinyl acetate and acetic anhydride on the properties of wood plastic composite. Bioresources, 8(1), 753-767.
[8] Koohestani, B., Ganetri, I., & Yilmaz, E. (2017). Effects of silane modified minerals on mechanical, microstructural, thermal, and rheological properties of wood plastic composites. Composites Part B Engineering, 111, 103-111.
[9] Ghorbani, M., Asghari Aghmashhadi, Z., Amininasab, S.M., & Abedini, R. (2019). Effect of different coupling agents on chemical structure and physical properties of vinyl acetate/wood polymer composites. Journal of Applied Polymer Science, 136(19), 47467.
[10] Devi, R.R., Maji T.K., & Banjere, A.N. (2004). Studies on dimensional stability and thermal properties of rubber wood chemically modified with styrene and glycidyl methacrylate. Journal of Applied Polymer Science, 93(4), 1938-1945.
[11] Li, Y., Liu, Z., Dong, X., Fu, Y., & Liu, Y. (2013). Comparison of decay resistance of wood and wood polymer composite prepared by in- suit polymerization of monomers. International Biodeterioration & Biodegradation, 84, 401-406.
[12] Gwon, J.G., Lee, S.Y., Chun, S.J., Hyun Doh, G., & Kim, J.H. (2010). Effects of chemical treatments of hybrid fillers on the physical and thermal properties of wood plastic composites. Composites Part A, pp. 1491-149.
[13] Yahyaee, S.M.H., Dastoorian, F., Ghorbani, M., & Zabihzadeh, S.M. (2021). Effect of delignification pre-treatment on mechanical properties of poplar wood. Journal of Wood & Forest Science and Technology, 28(3), 111-129.
[14] Gray, D.G. (1974). Polypropylene Transcrystallization at the Surface of Cellulose Fibers. Journal of Polymer Science: Polymer Letter Edition, 12(9), 509-515.
[15] Folkes, M.J., & Hardwick, S.T. (1987). Direct Study of the Structure and Properties of Transcrystalline Layers. Journal of Material Science, 6, 656-658.
[16] Sanadi, A.R., & Caulfield, D.F. (2000). Transcrystalline Interfaces in Natural Fiber-PP Composites: Effect of Coupling Agent. Composite Interfaces, 7(1), 31-43.
[17] Ikram, S., Das, O., & Bhattacharyya, D. (2016). A parametric study of mechanical and flammability properties of biochar reinforced polypropylene composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 91, 177-188.
[18] Sohn, J.S., & Cha, S.W. (2018). Effect of Chemical Modification on Mechanical Properties of Wood-Plastic Composite Injection-Molded Parts. Polymers, 10(12), 1391:1-13.
[19] Robin, j.j., Berton, Y. (2001). Reinforcement of recycled polyethylene with wood fiber heat treated. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 20(14), 1235-1262.
[20] Morreale, M., Scaffaro, R., Maio, A., & La Mantia, F.P. (2008). Effect of adding wood flour to the physical properties of a biodegradable polymer. Composite part A, 39(3), 503-513.
[21] Rowell, R.M., Caulified, D.F., Chen, G.W., Ellis, D., Jacobson, R.E., Lange, S.E. & Schumann, R. (1998). Recent advances in agro-fiber/thermo plastic composite. Second International Symposium on Natural Polymers and Composites - ISNaPol/98. May- 10-13, Atibaia, SP, Brazil, pp.11-20.
[22] Xie, Y., Xiao, Z., Grüneberg, T., Militz, H., Hill, C.,  Steuernage, L., & Mai, C. (2010). Effects of chemical modification of wood particles with glutaraldehyde and 1,3-dimethylol-4,5-dihydroxyethyleneurea on properties of the resulting polypropylene composites. Composites Science and Technology, 70(13), 2003-2011.
[23] Farsi, M., & Ghasemi, I. (2010). Interfacial behavior of wood plastic composite: effect of chemical treatment on wood fibers. Iranian Polymer Journal, 19(10), 811-818.
[24] Mattos, B., Serrano, L., Gatto, D., Magelhaes, W.L.E.C., & Labidi, J. (2014). Thermomechanical and hygroscopicity properties of pinewood treated by in situ copolymerization with methacrylate monomers. Thermochimica Acta, 596, 70-78.
نشریه جنگل و فرآورده های چوب
دوره 77، شماره 3
آذر 1403
صفحه 275-286

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار