ميباشد که محلولهاي کلوئيدي نقره با اندازه نانومتر بايد داراي رنگ زرد متمايل به قهوهاي (شکل 3-1) باشند. رنگهاي خاکستري يا تيره نشان از تجمع زياد ذرات نانو ميباشند که به سرعت نيز رسوب ميکنند.
5-2- تصاوير ميکروسکوپ الکتروني (SEM و EDS)
نتايج حاصل از تصويربرداري SEM محلول کلوئيدي نانونقره و خردهچوبهاي اشباعشده موءيد اندازه نانومتري ذرات نقره و توزيع مناسب آنها در ساختار دروني خردهچوبها ميباشد. همچنين طيف EDS بهخوبي حضور عنصر نقره را در خردهچوب نشان ميدهد.
5-3- طيفسنجي FTIR
پس از تيمار گرمآبي و نانو-گرمآبي خردهچوبها تفاوت محسوس بين طيف FTIR نمونههاي تيمار شده و شاهد مشاهدهگرديد. در اثر تيمار نانو-گرمآبي و گرمآبي شدت جذب طول موج 1- cm 3500-3400 کاهش پيدا کرد (هاتفنيا و همکاران، 1390؛ چانگ و چانگ64، 2000؛ کوکائف65 و همکاران، 2008؛ ژيائو66 و همکاران، 2012). کاهش گروههاي هيدروكسيل طي تيمار از دلايل اصلي بهبود خواص فيزيکي چوب تيمارشده ميباشد (چانگ و چانگ، 2000؛ پاندي و پيتمن67، 2003) .همچنين باند 1- cm 38/2922 به دليل حضور ترکيبات فرار (هيدروکربنها، اسيدهاي چرب، استروئيدها، لاکتونها، فورانها، ترپنها و …) ميتواند کاهش اندکي داشتهباشد (فنگل و وگنر، 1989؛ تجيردسما و ميليتز، 2005).
کاهش در شدت جذب ناحيه1- cm 1740، شکست و حذف گروههاي استيل هميسلولز را نشان ميدهد (هاتف نيا و همکاران، 1390؛ آتس68 و همکاران، 2009). گروههاي استيل اغلب در درجه حرارت بالا تجزيه ميشود. در اثر شکسته شدن گروههاي استيل هميسلولز اسيدکربنيکها و عمدتاً اسيداستيک در چوب تشکيل ميشود (تجيردسما و ميليتز، 2005) که منجر به کاهش خواص مقاومتي چوب ميشود (محبي و ثنايي، 2005؛ گروت69 و همکاران، 2001؛ سانکويست70 و همکاران، 2006). کاهش جذب در طول موج 1- cm 22/1507 نشاندهنده تجزيه ترکيبات زنجيره ليگنين و شکلگيري پيوند عرضي توسط واکنشهاي متراکمي ليگنين است که ميتواند جذب آب و در نتيجه همکشيدگي و واکشيدگي چوب را کاهش دهد (کولمن و اشنايدر71، 1963؛ بونسترا و تجيردسما، 2006؛ کوکائف و همکاران، 2008). کاهش شدت جذب در باند 1- cm 39/1243 و1- cm 50/1330 شکستگي گروههاي استيل هميسلولزها و تشکيل اسيدهاي کربني را تاييد ميکند (هاتف نيا وهمکاران، 1390؛ کوکائف و همکاران، 2008؛ ويندايسن72 و همکاران، 2009). اين اسيدهاي شکلگرفته ميتوانند باعث تسريع هيدروليز و در نتيجه کاهش درجه پليمريزاسيون شوند (کوکائف و همکاران، 2008). طول موج 1- cm 1053 نشاندهنده مقدار زياد گروه هيدروکسيل در سلولز و هميسلولز ميباشد. کاهش شدت پيک در اين ناحيه به علت تجزيه حرارتي ساختار هميسلولزها در ميان تيمار گرمآبي و نانو-گرمآبي است.
5-4- انتقال حرارت
در تختههاي حاصل از خردهچوبهاي تيمار گرمآبي، دماي لايه مياني کيک حتي در پايان زمان پرس به 100 درجهسانتيگراد نرسيد، در حالي که طي تيمار نانو-گرمآبي دماي مغز تخته به 100 درجه سانتيگراد رسيد که زمان اين مرحله با افزايش دما و زمان تيمار کاهش يافت. تيمار گرمآبي، کاهش رطوبت ديوارههاي سلولي، افزايش نواحي بلورين سلولز، کاهش مناطق آمورف ميکروفيبريلهاي سلولزي (متسا کورتلينن و همکاران، 2006)، کاهش دانسيته چوب و افزايش تخلخل چوب ناشي از شکستهشدن اشعههاي پهن (محبي و ثنايي، 2005) را ايجاد ميکند. انتقال حرارت در خردهچوب به دو طريق هدايت73 و همرفت74 صورت ميگيرد (راول75، 2005). هدايت حرارتي از طريق ماده چوبي و همرفت از طريق حفرات سلولي و فضاهاي بين ذرات خردهچوب انجام ميگردد. رابطه مستقيمي ميان هدايت حرارتي و دانسيته وجود دارد. با کاهش دانسيته فضاهاي خالي افزايش مييابد. از آنجاييکه بخشي از انتقال حرارت از طريق هدايت حرارتي و به واسطه ماده چوبي صورت ميگيرد (هود76، 2004)، کاهش ماده چوبي در کيک خردهچوب تيمار گرمآبي شده موجب کاهش انتقال حرارت از طريق مکانيسم هدايت ميشود.
از سوي ديگر بخش مهم انتقال حرارت طي پرس، بواسطه همرفت صورت ميگيرد. بعد از اعمال تيمار گرمآبي تعداد مکانهاي آبدوست چوب کاهش مييابد و چوب آبگريز ميگردد (محبي و همکاران، 2007). از آنجاييکه فرآيند همرفت به واسطه انتقال رطوبت از سطح به مغز صورت ميگيرد، آب گريز شدن ساختار ماده چوبي به کندتر شدن اين مکانيسم انتقال حرارت منتهي ميشود (استريکر77، 1959). بولتون و هامفري78 (1988) بيان نمودند محدود شدن فرآيند همرفت، زمان رسيدن به 100 درجه سانتي گراد را نسبت به تختههاي شاهد افزايش دادهاست.
در نمونههاي تيمار حرارتي شده، به علت هدايت حرارتي پائين چوب، گرما در لايه سطحي تجمع مييابد، در حاليکه در نمونههاي حاوي نانونقره، گرما بواسطه خاصيت هدايت حرارتي نانوذرات نقره، به بخشهاي عميقتر نفوذ ميکند (تقيياري، 2010). همچنين، در چوب، به عنوان ماده متخلخل عايق گرما، انتقال از طريق همرفت و جابجايي هوا از ميان آوندها و منافذ انجام ميشود، در حاليکه، در نمونههاي نانوگرمايي، گرما با سرعت بيشتر و از طريق نانوذرات که سطوح ديواره سلولي، مجاري آوند و منافذ را پوشاندهاند انتقال مييابد.
حضور نانو در منافذ ديواره سلولي عامل افزايش انتقال حرارت در نمونه‌هاي نانو-گرمآبي مي‌باشد. با اعمال تيمار گرمآبي سطوح خردهچوب متخلخل و پر از ترک ميشود (بونسترا و همکاران، 2006؛ محبي و همکاران، 2007) که اين امر نفوذ نانو ذرات نقره به بخشهاي دروني چوب را تسريع مينمايد. افزايش انتقال حرارت در نمونههاي نانو-گرمآبي تحت دماي 170 درجهسانتيگراد را ميتوان به تخريب و گسيختگي بيشتر ديوارهسلولي چوب و افزايش ترک نسبت داد که با بهوجود آمدن منافذ خالي، نفوذ نانو ذرات در خردهچوب بيشتر شده و در نتيجه منجر به انتقال سريع حرارت به لايههاي دروني کيک تختهخردهچوب ميشود. نتايج اين تحقيق نشان داد كه استفاده از نانونقره کلوئيدي با ضريب هدايت حرارتي بالا (كانگ79 و همكاران، 2006) به افزايش هدايت حرارتي در كيك تختهخردهچوب و انتقال سريعتر دماي صفحات پرس به لايه مياني كيك خردهچوب منتهي ميشود كه موجب بهبود گيرايي چسب در لايه مغزي و در نهايت منجر به ايجاد اتصالات مناسب بين چسب و خردهچوب ميگردد (فرج الله پور، 1389).
5-5- خواص فيزيكي
بر اثر تيمار گرمآبي و نانو-گرمآبي در دماي 150 و 170 درجهسانتيگراد، خواص فيزيکي تختهها نسبت به شاهد بهبود يافت. در مقايسه با نمونههاي شاهد و تيمار شده در دماي 150 درجهسانتيگراد، نمونههاي تيمار شده در دماي 170 درجهسانتيگراد واکشيدگي بسيار کمتري نشان دادند. نتايج نشان داد که کاهش جذب آب و واکشيدگي ضخامت در نمونههاي نانو-گرمآبي بيشتر از گرمآبي است.
نتايج تغييرات وزن نشان داد که افزايش دما از 150 به 170 درجهسانتيگراد، به کاهش معنيدار دانسيته منتهي شد. اين امر به تخريب اجزاي چوب (بهويژه هميسلولز) به محصولات فرار، تبخير مواد استخراجي، و مقدار رطوبت تعادل پائينتر چوب نسبت دادهميشود (بونسترا و همکاران، 2006). تيمار نانوگرمابي با انتقال آسان حرارت نانوذرات به کاهش بيشتر در دانسيته چوب منجر شد.
دلايل بهبود واكشيدگي ضخامت و جذب آب تختههاي ساختهشده از خردههاي چوب تيمار شده عبارتند از: افزايش نسبت نواحي بلوري و کاهش نواحي آمورف سلولز (بويان و همکاران، 2000؛ اوداکا و فرنو، 2003؛ ايلديز و گوماسکايا، 2007)، کاهش تعداد گروههاي هيدروكسيل مستقر در بسپارهايي مانند سلولز و هميسلولز (تجيردسما و ميليتز، 2005؛ محبي و ثنايي، 2005)، تبديل هميسلولز به اسيد استيك، اسيد فرميک و فورفورال (بونسترا و تجيردسما، 2006)، برقراري پيوندهاي استري ميان اسيدهاي آزاد شده با گروههاي هيدروكسيل موجود در ديگر بسپارهاي سازنده ديواره سلولي که ميتوانند نمپذيري چوب را كاهش دهند (تجيردسما و ميليتز، 2005؛ سانکويست و همکاران، 2006)، شكسته شدن برخي از پيوندهاي بين كمپلكس ليگنين منجر به افزايش غلظت گروه هاي فنلي آبگريز و در نتيجه بهبود خواص فيزيکي تخته ميشود (محبي و همکاران، 2007؛ وينديسن و همکاران، 2009).
براساس شکل 4-9، 4-10، 4-11 و 4-12 افزايش دما تأثيرگذارتر از زمان تيمار گرمآبي است، بهطوري که با افزايش دماي تيمار ميزان جذب آب و واكشيدگي تختهها كاهش معنيدار يافت. در حالي كه در يك سطح دمايي مشخص، افزايش زمان تيمار تاثير قابل توجهي بر جذب آب و واکشيدگي ضخامت نداشت. با افزايش زمان غوطهوري نمونهها در آّب، ميزان جذب و واکشيدگي تختهها افزايش يافت، اما کماکان نسبت به نمونههاي شاهد روند کاهشي نشان دادهاست. علت افزايش جذب آب و واکشيدگي ضخامت، وجود فرصت بيشتر براي نفوذ آب به درون چوب و احتمالاً شکستن پيوندهاي چسب بين خردهچوبها است که در نتيجه فضاهاي بيشتري براي نفوذ آب ايجاد ميگردد (فلاح مقدم و همکاران، 1389).
حضور نانوذرات نقره در خردهچوبها باعث بهبود گيرايي چسب UF در لايه مياني تخته شد. از سوي ديگر در نمونه‌هاي تيمار شده به روش ترکيبي نانو-گرمآبي، هدايت حرارتي بالاي نانونقره منجر به افزايش پيروليز قسمت‌هاي دروني نمونه‌ها شد، که کاهش ماده چوبي حاوي گروههاي هيدروکسيل آبدوست را بههمراهدارد (تقيياري، 2010؛ رپلين و گاينت80، 2005). با اعمال تيمار گرمآبي سطوح خردهچوب متخلخل و پر از ترک ميشود و باعث تسريع نفوذ نانو ذرات به بخشهاي دروني ميشود (رسام و همکاران، a2012). از سوي ديگر قرار گرفتن نانوذرات روي ديواره، بخشي از تخلخل را اشغال نموده و شماري از گروههاي هيدروکسيل را نيز مسدود مينمايد که اين عوامل کاهش بيشتر جذب آب و واکشيدگي ضخامت نمونههاي نانو-گرمآبي شده در دماي بالا را در پي داشتهاست.
در نمونههاي اشباع شده با نانونقره نيز بهبود جذب آب و واکشيدگي ضخامت نسبت به نمونههاي شاهد مشاهدهشد، هرچند تنها بهبود واکشيدگي ضخامت پس از 2 ساعت معنيدار بود. نانو ذرات به علت ابعاد نانومتري خود ميتوانند لولههاي موئين موجود در چوب را مسدود كنند (چن81 و همکاران، 2006) بهبود مقاومت به جذب آب نمونههاي اشباع شده با نانو ذرات نقره ميتواند بهعلت كاهش گروههاي هيدروكسيلي خردهچوب در اثر واكنش با نانونقره باشد (رسام و همکاران، 2010).
5-6- خواص مكانيكي
5-6-1- خواص خمشي
5-6-1-1- مدول گسيختگي
نتايج حاصل از اين تحقيق نشانداد که با تيمار گرمآبي و نانو-گرمآبي، مقدار MOR کاهش يافت، کاهش اين شاخص فقط در نمونههاي نانو-گرمآبي در دماي 170 درجهسانتيگراد و زمان 45 دقيقه معنيدار بود همچنين در نمونههاي اشباع شده با نانو روند افزايشي MOR مشاهدهشد که در مقايسه با شاهد معنيدار نبود.
افزايش دماي تيمار و تخريب بسپارهاي ديواره سلولي با آزادسازي اسيد فرميک82، اسيد استيک83 و فورفورال84 همراهاست (کوکائف و همکاران، 2008؛ محبي و همکاران، 2007، سانکويست و همکاران، 2006؛ تجيردسما و ميليتز، 2005). حضور اسيد در ديوارهسلولي باعث تخريب بيشتر هميسلولزها و شکستن پيوندهاي گليکوزيدي سلولز ميشود (تجيردسما و ميليتز، 2005). تخريب بيشتر سلولز و هميسلولز منجر به انحلال زنجيرههاي طولاني سلولز و تبديل به زنجيرههاي کوتاهتر ميشود (کوتيلاينن85، 2000). از آنجايي که طول زنجيرههاي سلولزي در مدول گسيختگي چوب اثر بارزي دارد (راول، 2005) بدين سبب افت اين مقاومت در اثر تيمار گرمآبي رخ ميدهد. کاهش مقدار زايلان و پليساکاريدهاي ديگر (وينديسن و همکاران، 2009)، کاهش پيوندهاي آلکيل- آريل- اتر86 در ليگنين و شکستگي کمپلکس کربوهيدرات- ليگنين و کريستالي شدن نواحي آمورف سلولز در طي حرارتدهي ميتواند چوب را شکننده کرده و از دلايل کاهش MOR باشد (وينداي87 و راول، 2005).
به علت وجود آب آغشتگي کمتر در

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید