پژوهش های علوم و فناوری چوب و جنگل (Feb 2019)
بررسی ترکیب فورفورال-اوره برای بهبود ویژگی‌های فیزیکی مکانیکی چوب توس
Abstract
سابقه و هدف: اشباع چوب با انواع تک‌پار و تبدیل آن به یک بسپار غیرقابل آبشویی موجب دست‌یابی به یک محصول جدید به نام چوب‌بسپار می‌شود. ترکیبات فورانی مانند الکل فورفوریل به طور تجاری برای اصلاح چوب و ساخت چوب‌بسپار استفاده می‌شوند. چوب با الکل فورفوریل اشباع شده و سپس با حرارت‌دهی تبدیل به پلی‌الکل فورفوریل می‌شود. در ایران مقدار زیادی فورفورال از ضایعات ساقه نیشکر تولید می‌شود که در واقع ماده اولیه ساخت الکل فورفوریل است. فورفورال مانند الکل فورفوریل به تنهایی قابلیت تبدیل به بسپار را ندارد، اما این ماده یک آلدهید است و می‌تواند با اوره واکنش داده و ساختار پلیمری تشکیل دهد. در این مطالعه امکان بهبود ویژگی‌های فیزیکی-مکانیکی چوب توس با استفاده از ترکیب فورفورال+اوره و یک کاتالیزور اسیدی (انیدرید مالئیک) بررسی شد. مواد و روش‌ها: چوب توس (Betula sp.) وارداتی از کشور روسیه برای انجام مطالعات استفاده شد. ترکیب فورفورال+اوره/ انیدرید مالئیک به صورت تیمار دو مرحله‌ای و با استفاده ار روش خلاء/فشار به چوب تزریق شد، مرحله اول: فورفورال رقیق شده در آب و متانول، مرحله دوم: محلول آبی اوره/ انیدرید مالئیک. همچنین برای مقایسه نتایج از فرمول تجاری‌سازی شده بر پایه الکل فورفوریل نیز برای اشباع و تیمار چوب استفاده شد. برای پخت مواد و تبدیل آنها به بسپار، چوب‌های اشباع شده حرارتی‌دهی شدند. ویژگی-های فیزیکی و مکانیکی نمونه‌ها طبق روش‌ها و استانداردهای سری ISO 13061 اندازه‌گیری و گزارش شد. یافته‌ها: نسبت موجود بین فورفورال+اوره/ انیدرید مالئیک مناسب بوده و به طور میانگین 80-60 درصد ترکیبات طی فرآیند پخت رزین تبدیل به بسپار شدند. نرخ آّبشویی مواد از چوب در حدود 4 درصد بود که قابل مقایسه با فرمول تجاری بر پایه الکل فورفوریل است. مقادیر افزایش وزن نمونه‌ها (WPG) با توجه به غلظت فورفورال از 27 تا 57 درصد متفاوت بود. با وجود اثر حجیم کنندگی، چگالی نمونه‌ها پس از تیمار افزایش محسوس داشت. نتایج اندازه‌گیری جذب آب نمونه‌ها پس از غوطه‌وری در آب نشان داد که میزان جذب آب بستگی به مقدار WPG دارد و با افزایش آن کاهش می‌یابد. واکشیدگی ابعاد نمونه‌های تیمار شده با ترکیب فورفورال+اوره/انیدرید مالئیک نیز با افزایش WPG کاهش یافت، اما کمترین مقدار واکشیدگی ابعاد مربوط به تیمار الکل فورفوریل بود. بررسی مقاومت‌های مکانیکی نشان داد که تیمار چوب با ترکیب فورفورال+اوره/ انیدرید مالئیک باعث کاهش مقاومت به سختی و مقاومت به ضربه چوب می‌شود، در حالی‌که مقاومت‌های استاتیکی مانند مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته و فشار موازی الیاف افزایش یافتند. تیمار با الکل فورفوریل نیز موجب کاهش مقاومت به ضربه چوب شد. نتیجه‌گیری: تیمار چوب با ترکیب فورفورال+اوره/انیدرید مالئیک بویژه در مقادیر WPG بالا پتانسیل خوبی برای بهبود اغلب ویژگی-های چوب را دارد. اسیدیته بالای محلول‌های اشباع بر پایه فورفورال یکی از مواردی است که نیاز به مطالعات تکمیلی دارد. در صورت استفاده از pH قلیایی گیرائی رزین دچار اختلال شده و نرخ آبشویی مواد افزایش می‌یابد. از طرفی دیگر pH اسیدی نیز اثر تخریبی بر روی چوب دارد.
Keywords
