
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,626,892 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,222,153 |
ساخت و ارزیابی ویژگیهای فیزیکی-مکانیکی نانوکامپوزیت کاغذ سلولزی-مغناطیسی/رزین اپوکسی | ||
پژوهشهای علوم و فناوری چوب و جنگل | ||
دوره 27، شماره 3، آذر 1399، صفحه 93-108 اصل مقاله (6.16 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2020.17421.1842 | ||
نویسندگان | ||
آسیه گلدوست جویباری1؛ مهدی مشکور* 2؛ تقی طبرسا3؛ حسین یوسفی2 | ||
1دانشیار گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران، | ||
2دانشجوی کارشناسیارشد رشته فراوردههای چندسازه چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران، | ||
3استاد گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
چکیده | ||
چکیده سابقه و هدف: علی رغم پتانسیل های کاربردی بالای الیاف و کاغذهای سلولزی سوپرپارامغناطیس، آب دوستی سلولز و عدم پایداری ابعادی ناشی از آن و نیز افت قابل توجه استحکام کششی در نتیجه حضور نانوذرات مغناطیسی در سطح الیاف، کاربرد این دسته از مواد عمل گرا محدود شده است. این مطالعه با هدف بررسی امکان آغشته سازی کاغذهای سلولزی-سوپرپارامغناطیس با رزین اپوکسی و بهبود رفتارهای فیزیکی-مکانیکی با تبدیل آنها به نانوکامپوزیت انجام شد. مواد و روش ها: در این مطالعه، از فرایند سنتز درجای نانوذرات مگنتیت (Fe3O4) بر روی الیاف سلولزی خمیر شیمیایی سوزنی برگان به منظور تهیه الیاف سلولزی سوپرپارامغناطیس استفاده شد. ابتدا سوسپانسیون الیاف سلولزی در آب دو بار تقطیر، با دمای 65 درجه سانتیگراد آماده و سپس کلرید آهن II و III با نسبت 2 به 1 به آن اضافه شدند. الیاف تیمار شده از محلول خارج و پس از آبگیری بلافاصله به محلول 1 مولار هیدروکسید سدیم با دمای 60 درجه ی سانتی گراد منتقل شدند تا فرایند سنتز نانوذرات مغناطیسی تکمیل گردد. الیاف سلولزی-مغناطیسی، پس از شستشو به کاغذ سلولزی-مغناطیسی (MCPap) با گراماژ 60 گرم بر مترمربع تبدیل شدند. با هدف مقایسه، کاغذهایی غیرمغناطیسی (CPap) با گراماژ مشابه تولید شد. کاغذها با رزین اپوکسی دوجزئی اشباع و کامپوزیت کاغذ سلولزی/اپوکسی (EP-CPap) و نانوکامپوزیت کاغذ سلولزی-مغناطیسی/اپوکسی (EP-MCPap) ساخته شدند. آزمونهای میکروسکوپی، پراش پرتوایکس، مغناطیس سنجی، تعیین خاکستر، کشش استاتیک، جذب آب و واکشیدگی ضخامت روی آزمونه ها انجام و نتایج مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. یافته ها: ریزنگارههای FESEM، سنتز درجای موفق نانوذرات مغناطیسی کروی بر روی دیواره ی الیاف سلولزی را تأیید نمود. نتایج آزمون XRD، VSM نشان از سنتز موفق نانوبلورهای مگنتیت با اندازه قطری حدود 7 نانومتر و رفتار سوپرپارامغناطیس داشت. سهم وزنی نانوذرات مغناطیسی در کاغذ MCPap، حدود 5/14 درصد تعیین شد. نتایج آزمون کشش استاتیک، بهبود کاملا معنادار رفتارهای کششی EP-CPap و EP-MCPap را نسبت به کاغذهای اولیه تأیید نمود. همچنین مقاومت کششی حد شکست EP-MCPap نسبت به EP-CPap تفاوت معناداری را نشان نداد، در حالیکه کرنش کششی و انرژی حد شکست در EP-MCPap نسبت به EP-CPap بهصورت معناداری بیشتر و مدول الاستیسیته آن کوچک تر بود. حداکثر جذب آب و واکشیدگی ضخامت آزمونهها و نیز سرعت رسیدن به مقادیر حداکثر، در آزمونههای EP-CPap نسبت به EP-MCPap بیشتر بود. نتیجه گیری: مقایسه ی میکروسکوپی ساختار کاغذهای CPap و MCPap گویای توسعه بیشتر سطح مشترک مابین الیاف سلولزی در کاغذ CPap بود که این مشاهده به تأثیر حضور نانوذرات مغناطیسی بر روی الیاف کاغذ MCPap و اختلال در توسعه سطح مشترک بین الیاف سلولزی همسایه نسبت داده شد. علی رغم برتری قابل ملاحظه ی مقاومت کششی کاغذ CPap نسبت به کاغذ MCPap، احتمالاً به دلیل محدود شدن دسترسی رزین اپوکسی به تمام سطح الیاف در کاغذ CPap، مقاومت کششی نانوکامپوزیت EP-MCPap و کامپوزیت EP-CPap تفاوت معناداری با یکدیگر نداشتند؛ به نظر می رسد برخلاف تأثیر منفی حضور نانوذرات مغناطیسی روی ویژگیهای مکانیکی کاغذ MCPap، با توجه به بافت کمتر متراکم این کاغذ، قابلیت نفوذ رزین اپوکسی در آن بهبود یافته و لذا رفتارهای کششی و مقاومت به جذب آب و واکشیدگی ضخامت مطلوب تری در نانوکامپوزیت EP-MCPap مشاهده می گردد. نتایج این مطالعه تأیید نمود که اشباع ساختار کاغذهای مغناطیسی با رزین اپوکسی موجب بهبود قابل ملاحظه رفتارهای فیزیکی-مکانیکی و در نتیجه توسعه دامنه ی کاربردی آنها می شود. | ||
کلیدواژهها | ||
سنتز درجا؛ کاغذ مغناطیسی؛ نانوکامپوزیت؛ رزین اپوکسی؛ خواص فیزیکی و مکانیکی | ||
مراجع | ||
1.Alamri, H., Low, I.M., and Alothman, Z. 2012. Mechanical, thermal, and microstructural characteristics of cellulose fiber reinforced epoxy/organoclay nanocomposites. Composites Part B: Engineering. 43: 7. 2762-2771.
2.Chia, C.H., Zakaria, S., Nguyen, K.L., and Abdullah, M. 2008. Utilization of unbleached kenaf fibers for the preparation of magnetic paper. Industrial Crops and Products. 28: 3. 333-339.
3.Gao, D., Ma, J., Li, Z.H., and Liu, J. 2014. Preparation and characterization of a new white magnetic paper. Materials Letters. 137: 487-490.
4.Lu, Y., Zhang, L., and Xiao, P. 2004. Structure, properties and biodegradability of water resistant regenerated cellulose films coated with polyurethane/benzyl konjac glucomannan semi-IPN coating. Polymer Degradation and Stability. 86: 1. 51-57. 5.Marchessault, R.H., Rioux, P., and Raymond, L. 1992. Magnetic cellulose fibres and paper: preparation, processing and properties. Polymer. 33: 19. 4024-4028.
6.Mashkour, M., Kimura, T., Kimura, F., Mashkour, M., and Tajvidi, M. 2014. One-dimensional core–shell cellulose-akaganeite hybrid nanocrystals: synthesis, characterization, and magnetic field induced self-assembly. RSC Advances, 4: 94. 52542-52549. 7.Mashkour, M., Moradabadi, Z., and Khazaeian, A. 2017. Physical and tensile properties of epoxy laminated magnetic bacterial cellulose nanocomposite films. J. of Applied Polymer Science. 134: 30. 45118.
8.Mashkour, M., Tajvidi, M., Kimura, F., Yousefi, H., and Kimura, T. 2014. Strong highly anisotropic magnetocellulose nanocomposite films made by chemical peeling and in situ welding at the interface using an ionic liquid. ACS Applied Materials and Interfaces.6: 11. 8165-8172.
9.Mashkour, M., Tajvidi, M., Kimura, T., Kimura, F., and Ebrahimi, Gh. 2011. Fabricating unidirectional magnetic papers using permanent magnets to align magnetic nanoparticle covered natural cellulose fibers. BioResources.6: 4. 4731-4738.
10.Olsson, R.T., Samir, M.A., Salazar-Alvarez, G., Belova, L., Ström, V., Berglund, L.A., Ikkala, O., Nogues, J., and Gedde, U.W. 2010. Making flexible magnetic aerogels and stiff magnetic nanopaper using cellulose nanofibrils as templates. Nature Nanotechnology.5: 8. 584-588.
11.Rong, M.Z., Zhang, M.Q., Liu, Y., Yang, G.Ch., and Zeng, H.M. 2001. The effect of fiber treatment on the mechanical properties of unidirectional sisal-reinforced epoxy composites. Composites Science and Technology. 61: 10. 1437-1447.
12.Small, A.C. and Johnston, J.H. 2009. Novel hybrid materials of magnetic nanoparticles and cellulose fibers.J. of Colloid and Interface Science.331: 1. 122-126.
13.Zakaria, S., Ong, B.H., and van de Ven, T.G.M. 2004. Lumen loading magnetic paper II: mechanism and kinetics. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 251: 1. 31-36.
14.Zhou, J., Li, R., Liu, Sh., Li, Q., Zhang, L., Zhang, L., and Guan, J. 2009. Structure and magnetic properties of regenerated cellulose/Fe3O4 nanocomposite films. J. of Applied Polymer Science. 111: 5. 2477-2484. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 482 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 382 |