بررسی خواص زیست تخریب پذیری و حرارتی کامپوزیت چوب پلاستیک حاصل از آرد چوب، پلی هیدروکسی بوتیرات و نشاسته
محورهای موضوعی : صنایع چوب و کاغذهدی نوروزپور 1 , امیر هومن حمصی 2 , محمد طلایی پور 3 , بهزاد بازیار 4 , مجید عبدوس 5
1 - دانشجو دکتری رشته علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - استاد تمام گروه صنعت و انرژی، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
3 - دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
4 - دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
5 - استاد گروه شیمی کاربردی و آلی، دانشکده شیمی، دانشگاه امیرکبیر، تهران، ایران.
کلید واژه: نشاسته, پلی هیدروکسی بوتیرات, زیست تخریب پذیری, نانو, کامپوزیت چوب پلاستیک,
چکیده مقاله :
نگرانی فزاینده در مورد آلودگی محیط زیست باعث افزایش تقاضا برای مواد زیست‌تخریب پذیر در سراسر جهان گشته است. برای جلوگیری از آسیب‌های محیط زیست، کاهش هزینه‌ها و جایگزین نمودن پلیمرهای مصنوعی، از پلیمرهای طبیعی در ساخت کامپوزیت استفاده می شود. در این پژوهش خواص زیست تخریب پذیری و حرارتی کامپوزیت چوب پلاستیک مورد بررسی قرار گرفت. برای ساخت نمونه ها از آرد چوب راش با نسبت وزنی 40 درصد و اندازه ذرات با مش 80 به عنوان تقویت کننده ماده زمینه استفاده شد. پلیمر مورد مطالعه برای زیست تخریب پذیر نمودن کامپوزیت، پلی هیدروکسی بوتیرات بود. از نشاسته با درصد وزنی 8 و 12 درصد به‌عنوان کوپلیمر، از نانورس به منظور بهبود خواص مکانیکی و مالییک اندرید به عنوان جفت کننده استفاده شد. نمونه ها با استفاده از اکسترودر دو مارپیچه مخلوط و با دستگاه تزریق ساخته شدند، سپس تحت آزمون های وزن سنجی حرارتی و آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی و زیست تخریب پذیری قرار گرفتند. در خواص حرارتی با حضور آرد چوب به عنوان پرکننده و دیگر افزودنی ها دمای تخریب حدود 250 درجه سانتی گراد حاصل شد که نسبت به بیوپلیمر PHB که در محدوده 95 درجه سانتی گراد می‌باشد، بهبود نشان داد. دمای انتقال شیشه ای بالا رفت و این مقدار در پلیمر خالص 5 و در نتایج حاصله از کامپوزیت تا 68 درجه افزایش نشان داد، در حالی که دمای ذوب و بلورینگی در هر دو کاهش یافت. در آزمون زیست تخریب پذیری نمونه های حاوی PHB خواص تخریب پذیری مناسبی نشان دادند. کاهش وزن در اثر تخریب آرد چوب، نشاسته و پلیمر طبیعی توسط موجودات ریز خاک اتفاق افتاد. نمونه های کامپوزیت تولید شده در این پژوهش کاملاً زیست تخریب پذیر می باشند.
The growing concern about environmental pollution has increased the demand for biodegradable materials worldwide. Natural polymers are used in composite manufacturing to prevent environmental damage, reduce costs, and replace synthetic polymers. In this research, the biodegradability and thermal properties of the wood-plastic composite were investigated. Beechwood flour with a weight ratio of 40 % and a particle size of 80 mesh was used to make the samples as a reinforcement of the matrix. The studied polymer to make the composite biodegradable was polyhydroxy butyrate (PHB). Starch with a weight percentage of 8 and 12 % was used as copolymer, nanoclay was used to improve properties, and maleic anhydride was used as a coupling agent. The samples were mixed using a twin-screw extruder and made with an injection machine. Then, they were subjected to thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, and biodegradability tests. In terms of thermal properties, a degradation temperature of about 250 ºC was achieved with the presence of wood flour as a filler and other additives, which showed improvement compared to PHB biopolymer which is in the range of 95 ºC. The glass transition temperature increased and this value in the pure polymer was 5 and it showed an increase up to 68 degrees in the results obtained from the composite, however, the melting and crystallinity were decreased in both. In the biodegradable test, the samples containing PHB showed good degradability properties. The weight loss occurred due to the destruction of wood flour, starch, and natural polymer by soil microorganisms. The produced composite samples in this research are completely biodegradable.
_||_