بررسی استفاده از رزین زیست پایه تانن اپوکسی اکریلات بر خواص مکانیکی و فیزیکی تخته خرده چوب

Abstract

سابقه و هدف: یکی از بخش‌های مهم در صنایع چوب و کاغذ، رزین‌های سنتزی مورد استفاده می‌باشد. رزین‌های اپوکسی، از جمله پلیمرهای پرمصرف در صنایع مختلف و صنایع چسب‌سازی می‌باشند که از ترکیب بیس‌فنول A و اپی‌کلروهیدرین بدست می‌آید. بیس‌فنول A در فرمولاسیون رزین‌های اپوکسی از فرآورده‌های نفتی به دست می‌آید که این فرآورده‌ها محدود و پایان‌پذیر، گران و سرطان‌زا است، وجود بیس‌فنول A، در محیط اطراف، می‌تواند تهدیدی جدی برای سلامت انسان و محیط زیست باشد. تحقیقاتی در زمینه رزین‌های زیستی‌پایه اپوکسی انجام شده از جمله شاکری و همکاران (2010) از رزین سویای اپوکسی‌دار شده اکریلیکی در ساخت تخته‌کاه استفاده کردند. تسوجی و همکاران (2010) مقایسه رزین پایه فرمالدهید و سویای اپوکسی‌دار شده اکریلیکی در ساخت تخته‌کاه را مورد بررسی قرار دادند. هدف این تحقیق، سنتز رزین زیست‌پایه تانن اپوکسی اکریلاتی و ساخت تخته خرده چوب با آن و بررسی خواص مکانیکی و فیزیکی آن است. مواد و روش‌ها: در این تحقیق جهت ساخت تخته خرده‌چوب سه لایه با رزین زیست‌پایه تانن اپوکسی اکریلاتی، خرده‌چوب‌های ریز برای لایه سطحی که بر روی مش 20 باقیماده و خرده‌چوب‌های درشت که از مش 20 عبور داده شده برای لایه میانی مورد استفاده قرار گرفت. به منظور کاهش رطوبت خرده‌چوب‌ها تا رطوبت 5/2 درصد، ذرات به مدت 8 ساعت در خشک‌کن دمای 103 درجه قرار گرفتند. تانن تجاری استخراج شده از پوست میموزا، که به صورت پودر قهوه‌ای رنگ و خشک شامل 82 درصد مونومر و الیگومر فلاونوئیدی می‌باشد از شرکت سیلوا شیمی فرانسه تهیه شد. جهت سنتز رزین زیست‌پایه تانن اپوکسی اکریلاتی از اسید اکریلیک (99%)، هیدروکینون (99%) و کاتالیزور1,4-Diazabicyclo [2,2,2] octane شرکت سیگما-آلدریچ استفاده شد. گلیسیدیل اتر تانن با اکریلیک اسید و کاتالیزور و هیدروکینون در دمای 95 درجه سانتی‌گراد به مدت 12 ساعت واکنش داده و رزین تانن اپوکسی اکریلاتی تهیه شد. با استفاده از طیف‌سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه ساختار نهایی رزین بررسی شد. سپس تخته‌خرده سه لایه با رزین تانن اپوکسی اکریلاتی در دو دمای پرس 160 و 180 درجه سانتی‌گراد و زمان پرس 5/5 و 5/7 دقیقه با دانسیته اسمی 700 کیلوگرم بر مترمکعب ساخته شد و خواص مکانیکی مانند مقاومت خمشی (MOR)، مدول الاستیسیته (MOE) و چسبندگی داخلی (IB) بر اساس استاندارد EN310 و EN319 و خواص فیزیکی مانند جذب آب (WA) و واکشیدگی ضخامت (TS) پس از 2 و 24 ساعت غوطه‌وری در آب بر اساس استاندارد EN317 اندازه‌گیری شد یافته‌ها: اسید اکریلیک با گلیسیدیل اتر تانن واکنش داده، در محل گروه‌های اپوکسی، گروه‌های اکریلیکی قرار می‌گیرند و باعث شاخه‌دار شدن ترکیب و سنتز رزین تانن اپوکسی اکریلاتی شد. نتایج FTIR حضور گروه‌های اکریلیک در رزین را تایید کرد. نتایج آزمایشات نشان داد که افزایش دما و زمان پرس تاثیر مثبت بر روی همه خواص فیزیکی و مکانیکی تخته‌های ساخته شده داشته است. مقاومت خمشی با افزایش دما و زمان پرس از 3/13 به 3/16 مگاپاسکال، مدول الاستیسیته از 2600 به 3600 مگاپاسکال و چسبندگی داخلی از 4/0 به 8/0 مگاپاسکال افزایش یافته است. زیرا افزایش دما و زمان پرس، سبب تبخیر سریعتر رطوبت و نرم شدن و متراکم شدن بهتر ذرات در سطح تخته و انتقال حرارت به لایه میانی و گیرایی بهتر رزین در لایه میانی تخته شد و سبب افزایش مقاومت‌های مکانیکی شد. با افزایش دما و زمان پرس میزان واکشیدگی ضخامت پس از 2 ساعت از 11 درصد به 7 درصد و پس از 24 ساعت از 17 درصد به 12 درصد کاهش یافته است. میزان جذب آب نیز از 25 درصد به 17 درصد بعد از 2 ساعت غوطه‌وری و 30 درصد به 21 درصد بعد از 24 ساعت غوطه‌وری در آب رسیده است.

Keywords

• رزین تانن اپوکسی اکریلات
• تخته خرده چوب
• خواص فیزیکی و مکانیکی