پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 158 |
| تعداد شماره‌ها | 6,229 |
| تعداد مقالات | 67,748 |
| تعداد مشاهده مقاله | 115,089,900 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 89,837,652 |
تأثیر نانوذرات SiO2 عامل‌دارشده بر خواص فیزیکی و مکانیکی چندسازه‌های پلی‌اتیلن با دانسیتۀ کم/کاه گندم | ||
| نشریه جنگل و فرآورده های چوب | ||
| دوره 74، شماره 1، خرداد 1400، صفحه 125-136 اصل مقاله (1.17 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jfwp.2020.300023.1091 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد دهمرده قلعه نو* 1؛ بهزاد کرد2؛ فرناز موحدی2 | ||
| 1استادیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران | ||
| 2استادیار گروه پژوهشی مواد سلولزی و بسته‌بندی، پژوهشکدۀ شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران | ||
| چکیده | ||
| هدف پژوهش حاضر، بررسی تأثیر کاربرد نانوذرات SiO2 عامل‌دارشده بر خواص فیزیکی و مکانیکی چندسازه‌های پلی‌اتیلن سبک تقویت‌شده با کاه گندم بوده است. آب‌دوستی زیاد نانوذرات SiO2 سبب می‌شود که ذرات به‌آسانی کلوخه‌ای شده و در ماتریس پلیمری به‌سختی پراکنده شوند؛ بنابراین اصلاح سطح نانوذرات SiO2 مؤثرترین روش برای رفع این مشکلات است. ابتدا نانوذرات SiO2 با ۳-آمینوپروپیل-تری‌متوکسی سیلان (APTMS) اصلاح شدند و سپس چندسازه‌های پلی‌اتیلن سبک/کاه گندم با درصدهای مختلف نانوذرات SiO2 عامل‌دارشده (۰، ۱، ۲، ۳ و ۵ درصد)، با روش اختلاط مذاب آماده شدند. تغییر در ساختار شیمیایی نانوذرات SiO2تیمارشده با استفاده از طیف‌سنجی تبدیل فوریۀ مادون قرمز (FTIR) ارزیابی شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) برای بررسی توزیع نانوذرات SiO2 عامل‌دارشده در چندسازه‌ها استفاده شد. در پایان خواص فیزیکی و مکانیکی (مقاومت کششی، مدول کششی، مقاومت خمشی و مدول خمشی) نانوکامپوزیت‌ها بررسی شد. ظاهر شدن پیوند N-H در عدد موجی cm-1 ۶۹۵ و گروه‌های C-H آلیفاتیک در cm-1 ۲۸۴۱ و cm-1 ۲۹۴۷، پیوند موفقیت‌آمیز APTMS را بر سطح نانوذرات SiO2 نشان داد. براساس نتایج، استفاده از نانوذرات SiO2 عامل‌دارشده به‌عنوان عامل تقویت‌کننده در چندسازه‌ها، موجب افزایش خواص مکانیکی و کاهش جذب آب چندسازه‌ها می‌شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| جذب آب؛ خواص مکانیکی؛ نانوچندسازه؛ نانوذرات SiO2 عامل‌دارشده | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effect of surface functionalized SiO2 nanoparticles on the physical and mechanical properties of wheat straw/LDPE composites | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohammad Dahmardeh Ghalehno1؛ Behzad Kord2؛ Farnaz Movahedi2 | ||
| 1Assist., Prof., Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Zabol, Zabol, I.R. Iran. | ||
| 2Assist., Prof., Department of Cellulosic Materials and Packaging, Chemistry and Petrochemistrry Research Center, Standard Research Institute (SRI), Karaj, I.R. Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| The scope of the present article is to study the effect of surface-functionalized SiO2 nanoparticles on the physical and mechanical properties of wheat straw flour reinforced by low-density polyethylene composites. The high hydrophilicity of nano-SiO2 originates from their amorphous structure and can induce the particles to be easily agglomerated and hardly dispersible in polymer matrix. Consequently, surface modification of SiO2 nanoparticles is the most effective way to vanquish these problems. Firstly, the SiO2 nanoparticles were modified by 3-aminopropyl-trimethoxysilane (APTMS), and then the wheat straw flour / low-density polyethylene composites containing different percentages of functionalized nano-SiO2 (0, 1, 2, 3 and 5%) were prepared via a melt compounding. Changes in the chemical structure of treated SiO2 were tracked by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) was also investigated to study the distribution of SiO2 nanoparticles in the composites. Finally, the physical and mechanical properties (tensile strength, tensile modulus, bending strength, and bending modulus) of the nanocomposites were evaluated. The appearance of N–H bond at 695 cm−1 and aliphatic C–H bonds at 2841 cm−1 and 2947 cm−1 were indications of successful grafting of APTMS on the functionalized SiO2 nanoparticles. According to the results, using functionalized SiO2 nanoparticles as a reinforcing agent in wood plastic composites resulted in an increase in the tensile and bending strengths and a decrease in the water absorption of the composites. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Water absorption, mechanical properties, nanocomposite, surface functionalized SiO2 nanoparticles | ||
| مراجع | ||
|
.[1]. Yang, X., Tang, X., Ma, L., and Sun, Y. (2019). Sound insulation performance of structural wood wall integrated with wood plastic composite. Journal of Bioresources and Bioproducts, 4(2): 111–118. [2]. Lei, B., Zhang, Y., He, Y., Xie, Y., Xu, B., Lin, Z., Huang, L., Tan, S., Wang, M., and Cai, X. (2015). Preparation and characterization of wood–plastic composite reinforced by graphitic carbon nitride. Materials and Design, 66: 103–9. [3]. Rowell, R.M., Sandi, A.R., Gatenholm, D.F., and Jacobson, R.E. (1997). Utilization of natural fibers in plastic composites: problem and opportunities in lignocellulosic composites. Journal of Composite Materials, 18: 23–51. [4]. Karnani, C., Krishnan, M., and Narayan, R. (1999). Biofiber-reinforced polypropylene composites. Polymer Engineering and Science, 32(7): 476–483. [5]. Yao, F., Wu, Q., Lei, Y., and Xu, Y. (2008). Rice straw fiber-reinforced high-density polyethylene composite: effect of fiber type and loading. Industrial Crops and Products, 28(1): 63–72. [6]. Panthapulakkal, S., and Sain, M. (2015). The use of wheat straw fibres as reinforcements in composites. Biofiber Reinforcements in Composite Materials,14: 423–453. [7]. Viswanathan, V., Laha, T., Balani, K., Agarwal, A., and Seal, S. (2006). Challenges and advances in nanocomposites processing techniques: a review. J Mater Sci Eng, 54: 121–285. [8]. Dufresne, A., Thomas, S., and Pothan, L.A. (2013). Biopolymer nanocomposites processing, properties, and applications. Wiley, Hoboken, p 684. [9]. Kord, B., and Roohani, M. (2017). Water transport kinetics and thickness swelling behavior of natural fiber-reinforced HDPE/CNT nanocomposite. Composites Part B, 126: 94–99. [10]. Barton, J., Niemczyk, A., Czaja, K., Korach, L., and Sachermajewska, B. (2014). Polymer composites, biocomposites and nanocomposites. Production, composition, properties and application fields. Chemik, 68(4): 280-287. [11]. Filpo, G.D., Palermo, A.M., and Rachiele, F. (2013). Preventing fungal growth in wood by titanium dioxide nanoparticles. International Biodeterioration & Biodegradation, 85:217-222. [12]. Theng, B.K.G. 1979. Formation and properties of clay-polymer complexes. Elsevier Scientific Publishing Company, p 362. [13]. Schalder, L.S., Brinson, L.C., and Sawyer, W.G. (2007). Polymer nanocomposites: a small part of the story. Nanocomposite Materials, 53-60. [14]. Hussain, F., Hojjati, M., Okamot, M., and Gorga, R.E. (2006). Review article: Polymer-matrix nanocomposites, processing, manufacturing, and application: An overview. Journal of Composite Materials, 40(17):1511-1575. [15]. Lu, H., Xu, X., Li, X., and Zhang, Z. (2006). Morphology, crystallization and dynamic mechanical properties of PA66/nano-SiO2 composites. Bulletin of Materials Science, 29(5): 485–490. [16]. Pu, Z., Tang, H., Huang, X., Yang, J., Zhan, Y., Zhao, R., and Liu, X. (2012). Effect of surface functionalization of SiO2 particles on the interfacial and mechanical properties of PEN composite films. Colloids and Surfaces A, 415: 125–133. [17]. Xiong, L., Lian, Z., Liang, H., Huang, S., and Fan, H. (2013). Influence of silica nanoparticles functionalized with poly (butyl acrylate-co-glycidyl methacrylate)g-diaminodiphenyl sulfone on the mechanical and thermal properties of bismaleimide nanocomposites. Polymer Composites, 34(12): 2154–2159. [18]. Liu, S., Eijkelenkamp, R., Duvigneau, J., and Julius-Vancso, G. (2017). Silica-assisted nucleation of polymer foam cells with nanoscopic dimensions: impact of particle size, line tension, and surface functionality. ACS Applied Materials and Interfaces, 9: 37929–37940. [19]. Kariminejad, M., Sadeghi, E., Rouhi, M., Mohammadi, R., Askari, F., Taghizadeh, M., and Moradi, S. (2018). The effect of nano-SiO2 on the physicochemical and structural properties of gelatin-polyvinyl alcohol composite films. Journal of Food Process Engineering, 1–9. [20]. Jin, F.L., Hu, R.R., and Park, S.J. (2020). Improved impact strength of poly (lactic acid) by incorporating poly (butylene succinate) and silicon dioxide nanoparticles. Korean Journal of Chemical Engineering, 37(5): 905-910. [21]. Taylor, I., and Howard, A.G. (1993). Measurement of primary amine groups on surface-modified silica and their role in metal binding. Analytica Chimica Acta, 271(1): 77–82. [22]. Pavia, D.L., Lampman, G.M, Kriz, G.S., and Vyvyan, J.A. (2009). Introduction to Spectroscopy, Translated by Movassagh, b., Scientific and Technical Press, Tehran. [23]. Perreira, C., Silva, J.F., Perreira, A.M., Araujo, J.P., Blanco, G., Pintado, J.M., and Freire, C. (2011). hybrid catalyst: from complex immobilization onto silica nanoparticles to catalytic application in the epoxidation of geraniol. Catalysis Science and Technology, 1(5): 784–793. [24]. Liu, X., Chen, X., Ren, J., Chang, M., He, B., and Zhang, C. (2019). Effects of nano-ZnO and nano-SiO2 on properties of PVA/xylan composite films. International Journal of Biological Macromolecules, 132: 978–986. [25]. Anith-Liyana, M.S., Nor-Azowa, I., and Wan-Md Z.W.Y. (2013). Effect of (3-aminopropyl) trimethoxysilane on mechanical properties of PLA/PBAT blend reinforced kenaf fiber. Iranian Polymer Journal, 22: 101–108. [26]. Lu, H., Xu, X., Li, X., and Zhang, Z. (2006). Morphology, crystallization and dynamic mechanical properties of PA66/nano-SiO2 composites. Bulletin of Materials Science, 29(5): 485–490. [27]. Ghasemi, I., and Kord, B. (2009). Long-term water absorption behaviour of polypropylene/wood flour/organoclay hybrid nanocomposite. Iranian Polymer Journal, 18(9): 683–691. [28]. Stokke, D.D., and Gardner, D.J. (2003). Fundamental aspects of wood as a component of thermoplastic composites. Journal of Vinyl and Additive Technology, 9(2): 96–104. [29]. Taufiq, M.J., Mansor, M.R., and Mustafa, Z. (2018). Characterization of wood plastic composite manufactured from kenaf fibre reinforced recycled-unused plastic blend. Composite Structure, 189: 510–515. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 421 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 227 |
||