بررسی اثر عوامل مختلف شیمیایی بر قابلیت کندسوزی کاغذ و محصولات لیگنوسلولزی

نوع مقاله: تألیفی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری صنایع خمیروکاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه صنایع خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

کاغذ و محصولات کاغذی از پلیمرهای آلی طبیعی شامل: سلولز، همی­سلولز و در مواردی لیگنین، همراه با مواد شیمیائی مختلف آلی و معدنی به عنوان مواد افزودنی تشکیل می ­شود. به همین دلیل، کاغذ و محصولات مختلف حاصل از آن به سادگی در مجاورت شعله و گاهی حتّی بدون وجود شعلة آتش می­ سوزند و تنها مواد معدنی آن به ­صورت خاکستر به ­جا می­مانند. بنابراین ایجاد خاصیت مقاومت در برابر آتش یا به عبارت دیگر، کندسوزسازی آن در موارد وکاربردهای ویژه، بسیار ضرورت دارد.کار کندسوزکننده­های آتش، ممانعت یا متوقّف کردن فرآیند احتراق به­صورت فیزیکی و شیمیایی است. کندسوزکننده­ های آتش چرخة احتراق را متوقّف کرده و باعث خاموش کردن شعله و کاهش نرخ سوختن به روش­ های مختلف می­ شوند. از مواد شیمیایی مختلفی به عنوان مواد کندسوزکننده استفاده می­ شود که عمدتاً شامل مواد شیمیایی معدنی می­ باشد. کندسوزکننده­ های اسیدی برای استفاده در محصولات لیگنوسلولزی بسیار متداول هستند. ترکیباتی مانند فسفات ­های معدنی، سیلیکات­ های مختلف معدنی، نمک­های معدنی فاقد هالوژن­ ها و همچنین گازهای بی­اثر به عنوان مهم ­ترین مواد کندسوزکنندة متداول محصولات لیگنوسلولزی می­ باشند. نانو مواد نیز به­ عنوان کندسوزکننده­ های دوست­دار محیط زیست به­ کار می­روند. مقالة مروری حاضر، به بررسی نقش و چگونگی عملکرد موادکندسوز­کننده و نحوة عملکرد آن­ها می­ پردازد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of Different Chemical Factors on Fire Retardant Papers and Lignocellulosic Products

نویسندگان [English]

  • Mehrnoosh Tavakoli 1
  • Ali Ghasemian 2
1 Lignocellulosic Products, Retardant Substances, Flammability
2 Associate professor, Faculty Members in Pulp and Paper Technology, University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Paper and paper products consist of natural organic polymers including cellulose, hemicellulose and in some cases lignin, along with various organic and inorganic chemicals as additives. For this reason, the paper and its various products are simply burned in the vicinity of the flame and even without a flame, and its only minerals are ashes. Therefore the properties of fire resistance, or in other words, its retardation is very essential in special applications. The work of flame retardants is to inhibit or to stop the combustion process physically and chemically. Flame retardants stop the combustion cycle and thus extinguish the flame and reduce the burning rate in a different ways. Different chemicals are used as a fire retardants, mainly contains inorganic chemicals. Acid source flame retardants have been widely used for lignocellulosic products. Compounds such as inorganic phosphates, various inorganic silicates, halogen-free inorganic salts as well as inert gases are the most important retardant which commonly used for lignocellulosic products. Nanomaterials are also used as environmentally friendly flame retardants. The present review article discusses the role and function of retardant substancesand how they function.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lignocellulosic Products
  • Retardant Substances
  • Flammability
1. Pereira, C. S., Silveira, R. L., Dupree, P., & Skaf, M. S. (2017). “Eects of xylan side-chain substitutions on xylan–cellulose interactions and implications for thermal pretreatment of cellulosic biomass.” Biomacromolecules, 18(4), 1311–1321

2. Fan, B., Chen, S., Yao, Q., Sun, Q., & Jin, C. (2017). “Fabrication of cellulose nanofiber/ AlOOH aerogel for flame retardant and thermal insulation.” Materials, 10(3), 311.

3.Mohtar, S. S., Tengku Malim Busu, T. N. Z., Md Noor, A. M., Shaari, N., & Mat, H. (2017). “An ionic liquid treatment and fractionation of cellulose, hemicellulose and lignin from oil palm empty fruit bunch.” Carbohydrate Polymers, 166, 291–299.

  1. Zhang, J.,Wu, J.,Yu, J., Zhang,X., He, J., &Zhang, J. (2017). “Application of ionic liquids for dissolving cellulose and fabricating cellulose-based materials: state of the art and future trends.” Materials Chemistry Frontiers, 1, 1273–1290.
5. Kamali, M., & Khodaparast, Z. (2015). “Review on recent developments on pulp and paper mill wastewater treatment.” Ecotoxicology and Environmental Safety, 114, 326–342.

6.Mngomezulu, M. E., John, M. J., Jacobs, V., & Luyt, A. S. (2014). “Review on flammability of biofibres and biocomposites.” Carbohydrate Polymers, 111, 149–182.

7. Nguyen, T. M., Chang, S. C., & Condon, B. (2014). “The comparison of dierences in flammability and thermal degradation between cotton fabrics treated with phosphoramidate derivatives.” Polymers for Advanced Technologies, 25(6), 665–672.

8.Levchik, S. V., Weil, E. D. “Flame retardancy of thermoplastic polyesters- a review of the recent literature.” Polym. Int. 2005, 54, 11-35.

9.Online, F. R. Flame retardants market http://www.flameretardants-online.com.

10.Laoutid, F., Bonnaud, L., Alexandre, M., Lopez-Cuesta, J. M. & Dubois, P. “New prospects in flame retardant polymer materials: From fundamentals to nanocomposites.” Materials Science & Engineering R-Reports 2009, 63, 100-125.

11.Price, D., Anthony, G., Carty, P. (2001). “Introduction: polymer combustion, condensed phase pyrolysis and smoke formation.” In Fire Retardant Materials.

12.Hornsby, P. R. Chapter 7: “Fire-Retardant Fillers.” In Fire Retardancy of Polymeric Materials., Wilkie, C. A. & Morgan, A. B., Eds., CRC Press, 2010., pp. 163-182.

13.Hull, T. R., Witkowski, A., Hollingbery, L. “Fire retardant action of mineral fillers. Polym. Degrad.” Stab. 2011, 96, 1462-1469.

14. Joseph, P., Edbon, J. R. Chapter 5: “Phosphorus-based flame retardants.” In Fire Retardancy of Polymeric Materials., Wilkie, C. A. & Morgan, A. B., Eds., CRC Press, 2010., pp. 107-128.

15.Jenewein, E., Kleiner, W., Budzinsky, W. US6365071 "Synergistic flame protection agent combination for thermoplastic polymers 2002.

16.Awad, W. H. Chapter 8: “Recent Developments in Silicon- Based Flame Retardants.” In Fire Retardancy of Polymeric Materials., Wilkie, C. A. & Morgan, A. B., Eds., CRC Press, 2010., pp. 187-203.

17.Bourbigot, S., Gardelle, B., Vandereecken, P. WO2013150121 A1 Protecting substrates against damage fire 2013.

18.Shen, K., S., K., Jouffret, F. “Chapter 9: Boron-based Flame Retardants and Flame Retardancy.” In Fire Retardancy of Polymeric Materials., Wilkie, C. A. & Morgan, A. B., Eds., CRC Press, 2010., pp. 207-228.

19.Fina, A., Bocchini, S., Camino, G. Chapter 2: Thermal Behavior of Nanocomposites and Fire Testing Performance. In Fire and  Polymers V- Materials and Concepts for Fire Retardancy.,” Wilkie, C. A., Morgan, A. B., Nelson, G. L., Eds., American Chemical Society, 2013., pp. 10-24.

20.S.D. Shaw, J.H. Harris, M.L. Berger, B. Subedi, K. Kannan, “Brominated Flame Retardants and Their Replacements in Food Packaging and Household Products: Uses, Human Exposure, and Health Eects,” Springer, London, 2014, p. 61.

21.S.L. Wang, China Pulp Pap. 27 (2008) 18.

22.M.M. Nassar, O.A. Fadali, M.A. Khattab, E.A. Ashour, Fire Mater. 23 (2015) 125.

23.H.K. Song, M.K. Lee, Palpu Chongi Gisul/J. Korea Tech. Assoc. Pulp Pap. Ind. 38 (2006) 127.

24.L.Z. Sha, K.F. Chen, J. Therm. Anal. Calorim. 123 (2016) 1.

25.M. Gao, B. Ling, S.S. Yang, M. Zhao, J. Anal. Appl. Pyrolysis 73 (2005) 151.

26.S. Gaan, G. Sun, J. Anal. Appl. Pyrolysis 84 (2009) 108.

27.Jia, Y., Lu, Y., Zhang, G., Liang, Y., & Zhang, F. (2017). “Facile synthesis of an eco-friendly nitrogen–phosphorus ammonium salt to enhance durability and flame retardancy of cotton.” Journal of Materials Chemistry A, 5(20), 9970–9981

28.Fang, F., Tong, B., Du, T., Zhang, X., Meng, Y., Liu, X., et al. (2016). “Unique nanobrick wall nanocoating for flame-retardant cotton fabric via layer-by-layer assembly technique.” Cellulose, 23(5), 3341–3354.

29. “Carbon nanotubes as a new class of flame retardants for polymers - G. Beyer, Preceedings of the 52nd International Wire & Cable Symposium.

31.Wang, N., Liu, Y., Xu, CH., Liu, Yu., & Wang, Q. “Acid-base synergistic flame retardant wood pulp paper with high thermal stability.” Journal of Carbohydrate Polymer, 178(2017),123–130.