بررسی ویژگی‌های کامپوزیت ساخته شده از آرد چوب، PVC بازیافتی و نانو سیلیس برای مصارف بسته‌بندی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی چوب و کاغذ، واحد سوادکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، سوادکوه، ایران

2 استادیار، گروه صنایع چوب، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران

چکیده

در سراسر جهان، به­منظور کاهش استفاده از پلاستیک در بسته­بندی­ها و تاثیرات مخرب آن بر محیط زیست، اقدامات نوآورانه مانند ساخت کامپوزیت در حال انجام است. هدف این پژوهش هم ساخت کامپوزیت با ویژگی­های مناسب برای مصارف بسته­بندی است. برای این منظور PVC ضایعاتی (سطح 50 درصد وزنی)، آرد چوب (سطح 50 درصد وزنی)، نانو سیلیس (در چهار سطح 0، 3، 6 و 9 درصد وزنی) و انیدرید مالئیک پیوند داده‌شده با پلی­پروپیلن در سطح ثابت 3 درصد، به‌وسیله اکسترودر دو ماردونی (دو مارپیچه) با یکدیگر مخلوط و نمونه‌های آزمونی استاندارد با استفاده از پرس تزریقی ساخته شدند. سپس خواص مکانیکی، حرارتی، اندازه‌گیری شدند. همچنین به‌منظور بررسی ساختار و نحوه عملکرد ذرات نانو سیلیس ریخت‌شناسی نانو چندسازه حاصله به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش مقدار نانو سیلیس تا 3 درصد وزنی، مقاومت کششی و خمشی، مدول خمشی و کششی، چندسازه افزایش‌یافته، سپس با افزودن مقدار تا 9 درصد وزنی نانو سیلیس، این خواص کاهش می‌یابند. از طرفی با افزایش مقدار نانو سیلیس تا 9 درصد وزنی مقاومت به ضربه فاق­دار، چندسازه کاهش می‌یابد. با افزایش نانو سیلیس تا 9 درصد ثبات حرارتی افزایش می­یابد و میزان زغال بیشتری نیز باقی ماند. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد با افزایش نانو سیلیس چسبندگی ضعیف­تری بوجود آمد ولی حفرات و فضاهای خالی کمتر می­شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigating the characteristics of composite made of wood flour, recycled PVC and nano silica for packaging purposes

نویسندگان [English]

  • Jafar Ebrahimpour Kasmani 1
  • Ahmad Samariha 2
1 Department of Wood and Paper Science & Technology, Savadkooh Branch, Islamic Azad University, Savadkooh, Iran
2 Department of Wood Industry, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
چکیده [English]

The main objective of this study was to investigate the effect of nano silica on mechanical, thermal, and morphology properties of nano-composites made of wood and PVC waste wood. For this purpose, PVC waste (50% by weight), wood flour (50% by weight), nano silica (at 4, 0, 3, 6 and 9% by weight) and maleic anhydride bonded with polypropylene at a constant level of 3 The percentages were mixed with two-rolled extruder (two arches) and standard test specimens were made using an injection press. Then, mechanical, thermal properties were measured. Also, in order to study the structure and operation of nanosilica particles, the morphology of the nanocomposite was investigated by electron microscope (SEM). The results showed that with increasing nano silica content up to 3% by weight, tensile and flexural strength, bending and tensile modulus, increased composite, then these properties decrease by adding up to 9% by weight of nano silica. On the other hand, by increasing the amount of nano silica to 9% by weight, the impact resistance of the cigarette is reduced, the composite decreases. As the nanosilica increases, the thermal stability increases to 9%, and the amount of coal remains higher. An examination of the electron microscopic images showed that with increasing nano silica, weaker adhesion was observed, but also less cavities and empty spaces.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano silica
  • bending strength
  • tensile modulus
  • gravimetric calorimetry
  • electron microscope (SEM)

Smiley face

مراجع

  • Friedrich, “Success factors of Wood-Plastic Composites (WPC) as sustainable packaging material: A cross-sector expert study,” Sustainable Production and Consumption, vol. 30 pp. 506-517. 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.spc.2021.12.030
  • Dharmadhikari, “Eco-friendly packaging in supply chain,” IUP Journal of Supply Chain Management, vol. 9(2), pp 7, 2012.
  • Ashori, “Wood–plastic composites as promising green-composites for automotive industries!,” Bioresource technology, vol. 99(11), pp 4661-4667, 2008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.09.043
  • Y. Khalid and Z. U. Arif, “Novel biopolymer-based sustainable composites for food packaging applications: A narrative review,” Food Packaging and Shelf Life, vol. 33, 100892, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2022.100892
  • K. Najafi, “Use of recycled plastics in wood plastic composites–A review,” Waste management, vol. 33(9), pp 1898-1905, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.05.017
  • A. Elsad, M. M. Habashy, M. A. Izzularab, and A. M. Abd-Elhady, “Evaluation of dielectric properties for PVC/SiO2 nanocomposites under the effect of water absorption,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 34(9), pp 786, 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s10854-023-10199-y
  • M. Ajayan, L. S. Schadler, and P. V. Braun, Nanocomposite science and technology. John Wiley & Sons. 2006.
  • J. Chruściel, and E. Leśniak, “Modification of epoxy resins with functional silanes, polysiloxanes, silsesquioxanes, silica and silicates,” Progress in Polymer Science, vol. 41, pp 67-121, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2014.08.001
  • M. Visakh, “Polyethylene terephthalate: blends, composites, and nanocomposites–state of art, new challenges, and opportunities. Poly (Ethylene Terephthalate) Based Blends,” Composites and Nanocomposites, pp 1-14, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-31306-3.00001-4
  • Bokobza, “Interfaces in Polymer Nanocomposites Characterized by Spectroscopic Techniques. Spectroscopic Techniques for Polymer Characterization: Methods,” Instrumentation, Applications, pp 75-105, 2021. DOI: https://doi.org/10.1002/9783527830312.ch3
  • Adak, M. Joshi, S. W. Ali, “Dyeability of polymer nanocomposite fibers,” In Nanotechnology in Textiles (pp. 145-178). Jenny Stanford Publishing. 2020.
  • Amini, M. Farsi, M. Ebadi, F. M. Sani, and M. Shahbabaei, “Effect of microwave heat treatment on physical and mechanical properties of high-Density polyethylene/wood flour/Nano-SiO2 composites,” Journal of Thermoplastic Composite Materials, vol. 36(8), pp 3312-3331, 2023. DOI: https://doi.org/10.1177/08927057221128186
  • Echarri-Giacchi, and J. M. Martín-Martínez, “Efficient Physical Mixing of Small Amounts of Nanosilica Dispersion and Waterborne Polyurethane by Using Mild Stirring Conditions,” Polymers, vol. 14(23), pp 5136, 2022. DOI: https://doi.org/10.3390/polym14235136
  • H. Hemmasi, I. Ghasemi, B. Bazyar, and A. Samariha, “Studying the effect of size of bagasse and nanoclay particles on mechanical properties and morphology of bagasse flour/recycled polyethylene composites,” BioResources, vol. 8(3), pp 3791-3801, 2013.
  • W. Gilman, A. B. Morgan, R. Harris, E. Manias, E. P. Giannelis, and M. Wuthenow, “Polymer layered-silicate nanocomposites: polyamide-6, polypropylene and polystyrene,” In FRCA (pp 9-22). CRC Press. 2021.
  • W. Liu, H. B. Zhao, and Y. Z. Wang, “Advanced flame‐retardant methods for polymeric materials,” Advanced Materials, vol. 34(46), 2107905. 2022. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202107905
  • Nemati, H. K. Eslam, M. Talaeipour, B. Bazyar, and A. Samariha, “Effect of nanoclay on flammability behavior and morphology of nanocomposites from wood flour and polystyrene materials,” BioResources, vol. 11(1), pp 748-758, 2016.
  • Xanthos, (Ed.). Functional fillers for plastics. John Wiley & Sons. 2010. 
  • PUTFAK, and A. Larpkasemsuk, “Wollastonite and talc reinforced polypropylene hybrid composites: Mechanical, morphological and thermal properties,” Journal of Metals, Materials and Minerals, vol. 31(3), pp 92-99, 2021. DOI: https://doi.org/10.55713/jmmm.v31i3.967
  • J. Gardner, Y. Han, and L. Wang, “Wood–plastic composite technology,” Current Forestry Reports, vol. 1, pp 139-150, 2015. DOI: https://doi.org/10.1007/s40725-015-0016-6
  • K. Kim, K. Pal, J. K. Kim, and K. Pal, “Overview of wood-plastic composites and uses,” Recent advances in the processing of wood-plastic composites, pp 1-22. 2011. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-14877-4_1
  • J. Schwarzkopf, and M. D. Burnard, “Wood-plastic composites—Performance and environmental impacts,” Environmental impacts of traditional and innovative forest-based bioproducts, 19-43, 2016. https://doi.org/10.1007/978-981-10-0655-5_2
  • Soury, A. H. Behravesh, E. R. Esfahani, and A. Zolfaghari, “Design, optimization and manufacturing of wood–plastic composite pallet,” Materials & Design, vol. 30(10), pp 4183-4191, 2009. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.04.035

 

علوم و فنون بسته‌بندی
دوره 15، شماره 59 - شماره پیاپی 59
شماره پیا پی 59 پاییز 1403
آذر 1403
صفحه 1-8

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 07 اردیبهشت 1403
  • تاریخ بازنگری: 29 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 31 مرداد 1403
  • تاریخ انتشار: 20 آذر 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار