اثر اصلاح ترکیبی نانو نقره-گرمآبی بر زمان پرس و خواص کاربردی تخته خرده چوب

عنوان تحقیق: اثر اصلاح ترکیبی نانو نقره-گرمآبی بر زمان پرس و خواص کاربردی تخته­ خرده­ چوب

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 86

شرح مختصر:

در این تحقیق اثر اصلاح ترکیبی نانونقره کلوئیدی-گرمآبی بر انتقال حرارت از صفحات پرس گرم به مغز کیک خرده­ چوب گونه­ ی راش (Fagusorientalis)، خواص فیزیکی و مکانیکی تخته­ خرده­ چوب و تغییرات شیمیایی خرده­ چوب­های تیمار شده از طریق طیف­ سنجی FTIR بررسی شد. تیمار در 4 گروه شاهد، گرمآبی، نانو و نانو-گرمآبی انجام گردید. البته تیمار­ گرمآبی و نانو-گرمآبی در دو سطح حرارت 150 و 170 درجه سانتی­گراد و دو سطح زمان 30 و 45 دقیقه انجام شد. در مجموع 10 سطح تیمار به­ دست ­آمد. نانونقره کلوئیدی با غلظت ppm100 تهیه ­شد. مقاومت­ های مکانیکی تخته­ ها شامل مدول­ گسیختگی، مدول­ الاستیسیته و چسبندگی داخلی طبق استانداردDIN-68763و خواص فیزیکی تخته­ ها شامل جذب آب و واکشیدگی ضخامت پس از 2 و 24 ساعت غوطه­ وری در آب طبق استاندارد EN-317 اندازه­ گیری شدند. به­منظور بررسی اثر نانوذرات نقره بر انتقال حرارت تخته­ هایی با زمان پرس 5 دقیقه ساخته­ شد و دما در لایه میانی کیک خرده­ چوب در هر 30 ثانیه توسط ترموکوپل ثبت گردید. تصاویرمیکروسکوپ الکترونی (SEM) حضور، سایز و پراکنش مناسب نانو ذرات کلوئیدی نقره درخرده­ چوب رابه وضوح ثابت کرده­ است. نتایج طیف سنجی FTIR شکست گروه ­های استیل همی­ سلولز­ها و کاهش مناطق آبدوست خرده­ چوب­ها اصلاح شده به روش گرمآبی و نانو-گرمآبی رانشان می­ دهد. اصلاح ترکیبی نانو-گرمآبی سرعت انتقال حرارت به لایه­ های میانی کیک را تسریع کرد. تیمار نانو-گرمآبی در دمای بالای (170 درجه­ سانتی­گراد) و نیز در دقایق انتهایی پرس نسبت به نمونه­ های شاهد و گرمآبی بهبود انتقال حرارت معنی­داری نشان­ داد. هم­چنین تخته ­های حاوی نانونقره نسبت به تمام سطوح تیمار در زمان کمتری (92 ثانیه) به دمای 100 درجه­ سانتی­گراد رسید. نتایج نشان­ دادند تیمار نانو-گرمآبی منجر به کاهش مدول­ گسیختگی و چسبندگی داخلی، افزایش مدول­الاستیسیته، کاهش جذب آب و بهبود واکشیدگی ضخامت تخته­ ها گردید. بیشترین بهبود در خواص فیزیکی در تخته­ های ساخته ­شده با خرده­ های چوب تیمار شده به روش نانو-گرمآبی در دمای 170درجه سانتی­گراد و به­ مدت 45 دقیقه مشاهده ­شد. با افزایش دما و زمان تیمار، کاهش MOR و بهبود MOE محسوس ­تر ­شد، اما با افزایش زمان تیمار در یک سطح دمایی IB کاهش بیشتری نشان­ داد. هم­چنین کلیه خواص فیزیکی و مکانیکی تخته ­های ساخته­ شده با خرده­ چوب­های اشباع­ شده با نانو نسبت به شاهد بیشتر بود.

کلمات کلیدی: نانونقره کلوئیدی-گرمآبی، تخته­ خرده ­چوب، انتقال حرارت، خواص فیزیکی و مکانیکی

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه و کلیات

1-1- مقدمه.................................................11

1-2- فرضیات پژوهش................................................................13

1-3- اهداف پژوهش............................................................14

1-4- کلیات..........................................................................................14

1-4-1- راش................................................................................14

1-4-2- تخته­ خرده ­چوب........................................................15

1-4-3- اصلاح چوب.......................................................................16

1-4-3-1- اصلاح حرارتی.....................................................................16

1-4-3-2- تیمار گرمآبی..............................................................17

1-5- فناوری نانو...............................................................18

1-5-1- نانو ذرات............................................................................18

1-5-1-1- فرآیند­های تولید نانو ذرات...................................................19

1-5-1-2- نانو نقره....................................................................................20

1-5-2- انتقال حرارت نانو ذرات فلزی............................................20

1-6- کلوئید­ها............................................................................21

1-7- میکروسکوپ الکترونی (SEM)........................................22

فصل دوم: پیشینه تحقیق

3-1- اثر تیمار گرمایی بر خواص کاربردی چوب و فرآورده­های آن.....................................24

3-1-1- خواص فیزیکی.....................................................................24

3-1-2- خواص مکانیکی...................................................26

3-2- اثر نانوذرات فلزی بر خواص کاربردی چوب و فرآورده­های آن............................................30

3-2-1- اثر نانوذرات فلزی بر هدایت حرارتی...........................................30

3-2-2- خواص فیزیکی............................................................32

3-2-3- خواص مکانیکی..................................................35

فصل سوم: مواد و روش­ها

3-1- عوامل متغیر................................................................40

3-2- عوامل ثابت...............................40

3-3- تهیه مواد اولیه.......................................................................41

3-3-1- تهیه خرده­چوب................................................................41

3-3-2- تهیه مواد شیمیایی......................................................................41

3-3-3- تهیه چسب مصرفی..................................................................41

3-4- آماده ­سازی ترکیبات آزمونی..............................................................42

3-4-1- نانو نقره کلوئیدی.................................................................42

3-5- فرآیند اصلاح...........................................................................42

3-5-1 تیمار نانو­نقره.........................................................................43

3-5-2- تیمار گرمآبی و نانو­-گرمآبی..............................................43

3-6- طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR)....................................44

3-7- میکروسکوپ الکترونی(SEM)............................................................................44

3-8- ساخت تخته و ثبت دما در ضخامت کیک .........................45

3-9- تهیه نمونه­ های آزمونی.........................................................45

3-10- اندازه­ گیری خواص فیزیکی تخته ­ها.........................46

3-10-1- محاسبه تغییرات وزن و میزان ماندگاری نانو روی خرده ­چوب راش..........46

3-10-2- محاسبه واکشیدگی ضخامت و جذب آب...................47

3-11-اندازه ­گیری خواص مکانیکی............................................47

3-11-1- خواص­ خمشی........................................................................47

3-11-1-1- مدول­ گسیختگی (MOR)...................................................................47

3-11-1-2- مدول ­الاستیسیته (MOE).....................................................................48

3-11-2- چسبندگی­ داخلی (IB).................................................48

3-12- تحلیل آماری.............................................................................................48

فصل چهارم: نتایج

4-1- شناسایی و بررسی ساختاری خرده­ چوب (SEM و EDS).......50

4-2- طیف سنجی مادون قرمز (FTIR).............................................53

4-3- اثر اصلاح ترکیبی نانو-گرمآبی بر روند انتقال حرارت...................55

4-4- خواص فیزیکی.................................................................................57

4-4-1- تغییرات وزن خرده­ چوب راش.................................58

4-4-2- جذب آب..................................................................................58

4-4-3- واکشیدگی ضخامت..............................................................................60

4-5- خواص مکانیکی...........................................................................61

4-5- 1- خواص خمشی.......................................................................61

4-5-1-1- مدول گسیختگی.........................................................61

4-5-1-2- مدول ­الاستیسیته..................................................................62

4-5-2- مقاومت چسبندگی داخلی................................................63

فصل پنجم: بحث و نتیجه­ گیری

5-1- نوآوری روش........................................................................66

5-1- تصاویر میکروسکوپ الکترونی (SEM و EDS).................67

5-2- طیف­سنجی FTIR................................................................67

5-3- انتقال حرارت..........................................................................68

5-4- خواص فیزیکی............................................................................70

5-5- خواص مکانیکی...............................................................................72

5-5-1- خواص­ خمشی..................................................................................72

5-5-1-1- مدول گسیختگی.......................................................................72

5-5-1-2- مدول­ الاستیسیته..............................................................73

5-5-2- چسبندگی داخلی.....................................................................74

نتیجه­ گیری.....................................................................................75

پیشنهادات........................................................................................76

منابع...............................................................................................................78

چکیده انگلیسی....................................................................................86

فهرست شکل­ها

شکل 3-1- نانو نقره تولید شده.......................................................44

شکل 3-2- دستگاه اشباع مجهز به المنت حرارتی...........45

شکل 3-3- نمایی از دستگاه میکروسکوپ الکترونی (SEM) واقع در آزمایشگاه رضایی...................46

شکل 4-1- تصویرSEMمحلول کلوئیدی نانونقره تولید شده.............52

شکل 4-2- تصویرSEMخرده­ چوب­ اشباع شده با نانو ذرات نقره.................53

شکل 4-3- تصویرSEMخرده­ چوب­ شاهد.............................53

شکل 4-4- طیف EDS خرده­ چوب اشباع­شده با نانو..........54

شکل 4-5- طیف­های FTIR نمونه­ های تیمار شده و شاهد........56

شکل 4-6- طیف­های FTIR نمونه­ های تیمار شده و شاهد..........56

شکل 4-7- زمان رسیدن دما به 100 درجه سانتی­گراد در تیمارهای مختلف.......58

شکل4-8- حداکثر دمای ثبت شده­ ی مغز کیک در سطوح مختلف تیمار.....................59

شکل 4-9- میانگین جذب آب پس از 2 ساعت غوطه­ وری.................61

شکل 4-10- میانگین جذب آب پس از 24 ساعت غوطه ­وری.......................61

شکل 4-11- میانگین واکشیدگی ضخامت پس از 2 ساعت غوطه­ وری..............62

شکل 4-12- میانگین واکشیدگی ضخامت پس از 24 ساعت غوطه ­وری..63

شکل4-13- اثر سطوح مختلف تیمار بر مدول گسیختگی..............54

شکل 4-14- اثر سطوح مختلف تیمار بر مدول الاستیسیته..............65

شکل 4-15- اثر سطوح مختلف تیمار بر مقاومت چسبندگی داخلی........66

فهرست جدول­ها

جدول 3-1- مشخصات فنی چسب مورد استفاده.................33

جدول3-2- ابعاد و تعداد نمونه­های آزمونی در هر تکرار و تیمار........37

جدول4-1- نتایج کمی طیف EDS..............................................54

جدول 4-2- اثر تیمار­های مختلف بر انتقال حرارت طی فرآیند پرس گرم....................57

جدول 4-3- اثر تیمار نانو، گرمآبی و نانو-گرمآبی بر تغییرات وزن.......................60