ﻻﺎﺑ ﻪﺘﯿﺴﻧاد ﺎﺑ ﻦﻠﯿﺗاﯽﻠﭘ -بﻮﭼ … · 1396 نﺎﺘﺴﻣز ،4 هرﺎﻤﺷ ،ﻢﺘﺸﻫ لﺎﺳ ،ناﺮﯾا ﺬﻏﺎﮐ و بﻮ

1396زمستان ، 4، شماره هشتممجله صنایع چوب و کاغذ ایران، سال 483

با دانسیته بالابا دانسیته بالااتیلناتیلنپلیپلی--چوبچوبهايهايچندسازهچندسازهسطح سطح خواصخواصتأثیر هوازدگی بر تأثیر هوازدگی بر

چکیدهبـا اتـیلن پلـی -چـوب هـاي چندسازهسطحخواصبرهوازدگیدر این مطالعه، تأثیر

یتـانیوم تاکسـید ديمـاده نـانو یـزان مبالا بررسی شد. عوامل متغیـر شـامل دانسیتهیمـار) و و چوب بدون ت(چوب تیمار حرارتی شدهیهنوع ماده اول)، درصد3و 2، 1، 0(

) در E∆و تغییر رنگ ()*Lدرصد) بودند. شاخص روشنایی (1و 0کننده نوري (تثبیتبررسـی گردیدنـد. تغییـرات شـیمیایی و سـاعت 1500و 1000، 500، 0هـاي زمان

ی سـنج وجود آمدند نیز با اسـتفاده از طیـف تخریب سطحی که درنتیجه هوازدگی به) قبـل و بعـد از SEM) و میکروسـکوپ الکترونـی ( FTIRقرمز (تبدیل فوریه مادون

)FTIR(قرمـز مـادون فوریـه تبدیلسنجیساعت هوازدگی آنالیز شدند. طیف1500هاي چوب پلاستیک نشان داد که بعد از هوازدگی، شاخص کربونیل افزایش چندسازه

) نیز نشـان داد کـه SEMنی (و شاخص چوب کاهش پیدا کرد. میکروسکوپ الکتروپلاسـتیک چـوب هاياند. چندسازههاي هوازده شده دچار تخریب سطحی شدهنمونه328و تینـوین شده)حرارتیتیمارترموود (چوبتیتانیوم،اکسیدديذراتنانوحاوي

نمونـه بـا مقایسـه درهوازدگیازسطحی کمتري بعدهايتركکننده نوري)،(تثبیتحاويهايتغییرات شاخص کربونیل و شاخص چوب نمونه.دادندنشانخودازشاهد

بـا مقایسـه درهـوازدگی از، بعـد 328تینوینوترموودتیتانیوم،اکسیدديذراتنانوشاهد کاهش پیدا کرد. نتایج همچنین نشان داد که شاخص روشـنایی و تغییـر نمونه

تیتـانیوم، اکسـید دينانوازاستفادهاها بعد از هوازدگی افزایش پیدا کرد. برنگ نمونههاي چوب پلاستیک بهبود بخشیده شد.ثبات رنگ چندسازه،328تینوینوترموود

.، هوازدگی328اکسید تیتانیوم، ترموود، تینوین نانو دي: يکلیدواژگان

*1نوقلعهدهمردهمحمد2فراهانیماستريرضامحمد

3مدهوشیمحراب

4رسولیداود

5شاکريضارعلی

6قاسمیاسماعیل

زابل،دانشگاهکاغذ،وچوبصنایعوعلومگروهاستادیار1ایرانزابل،

علومدانشگاهچوب،مهندسیوتکنولوژيگروهدانشیار2ایرانگرگان،گرگان،طبیعیمنابعوکشاورزي

علومدانشگاهچوب،مهندسیوتکنولوژيگروهدانشیار3ایرانگرگان،گرگان،یطبیعمنابعوکشاورزي

وعلومدانشگاهچوب،مهندسیوتکنولوژيگروهاستادیار4ایرانگرگان،گرگان،طبیعیمنابعوکشاورزي

ایرانتهران،تهران،دانشگاهشیمی،گروهدانشیار5ایران،پتروشیمیوپلیمرپژوهشگاهپلاستیک،گروهاستاد6

ایرانتهران،

مسئول مکاتبات:[email protected]

16/07/1395تاریخ دریافت: 03/09/1395تاریخ پذیرش:

همقدمچوب پلاستیک نام رایج براي ماتریس پلیمر چندسازه

هـا چندسـازه ایـن ]. 1[اسـت بـا الیـاف چـوب شدهیتتقومزایایی از قبیل دانسیته پائین، مقاومت و سفتی بـالا، نیـاز

برابـر تخریـب زیسـتی به نگهداري کم و مقاومت خوب در ــد ــازه]. 2[دارن ــاچندس ــتیک يه ــوب پلاس ــهچ ــورب ط

، مبلمان، پنجره، ونقلحمل، يسازساختمانچشمگیري در قاب درب و دیگر تولیدات ساختمانی جـایگزین چـوب بـه علت مقاومت به ضربه خوب، ثبات ابعادي خـوب، مقاومـت

جـذب رطوبـت کمتـر به قارچ، خصوصیات حرارتی عالی وچـوب پلاسـتیک يهاچندسازه].4و 3[شوندیمده استفا

و شدهبراي کاربردهاي بیرون از ساختمان استفاده معمولاًــرد ــابراین عملک ــاآنبن ــوایی ه ــرایط آب و ه ــأثر از ش مت

...اتیلنپلی- چوبهايچندسازهسطحخواصبرهوازدگیتأثیر484

در محـیط بیـرون، خطـر تخریـب ].5[اسـت پیرامونشـان ــه هــوازدگی هــوازدگی وجــود دارد. یلهوســبــه مقاومــت ب

و اسـت ضـعیف یطـورکل بهستیک چوب پلايهاچندسازهآمـده بـه وجـود عـاد تغییر رنـگ، ایجـاد تـرك و تغییـر اب

در شرایط محیط بیـرون هاآناستفاده از مشکلینترمهمازمتـأثر معمـولاً پروسـه هـوازدگی ].6[استاز ساختمان

فاکتورهاي محیطی از قبیل نور خورشید، رطوبت، تغییرات ي اشـعه مـاوراي بـنفش دمایی و غیره بـوده و انـرژي بـالا

در قوي باعث تغییرات شیمیایییدکنندهاکسیک عنوانبههوازدگی ناشی از اشعه ماوراي ].5[شودیمچوب پلیمر و

شود یمپلیمر -بنفش و رطوبت باعث تخریب ماتریس فیبرــا ].7[ ــین ه ــی اولف ــوري پل ــب ن ــه وجــود عمــدتاًتخری ب

نـور را جـذب یسـادگ بهعاملی که يهاگروهکروموفورها و ــا، ــاي کاتالیزورهـ ــامل بقایـ ــرده و شـ ــروهکـ ــاگـ يهـ

دوگانـه کربونیـل و پیونـدهاي يهـا گـروه هیدروپروکسید، ترکیبات چـوب یعنـی سـلولز، ].8[است، مربوط باشندیم

در محـیط نیـز همی سـلولز، لیگنـین و مـواد اسـتخراجی بیرون از ساختمان تحت تخریب فوتوشیمیایی ناشی از نور

ــاوراي ــرار م ــنفش ق ــب ــدیم ــات گیرن ــان ترکیب . در میمـاده بـه نـور ینتـر حسـاس ین چوب، لیگندهندهیلتشکیلهوس ـبهشدهجذباز کل مقدار اشعه ماوراي بنفش . است

علاوه ].9[کندیمدرصد را جذب 95تا 80چوب، لیگنین ــر ــیمیایی ب ــب فوتوش ــترین، تخری ــت بیش ــاهش مقاوم ک

هـوازدگی بـه علـت در طیچوب پلاستیک يهاچندسازهــت ــأثیرات رطوب ــت [ت ــور ].6اس ــولحض ــايمولک آب، ه

اکسیداســیون را تســریع بخشــیده و باعــث هــايواکــنش].10و 6[شــوندمـی افـزایش شـکنندگی مـاتریس پلیمـر

بـه دلیـل واکشـیدگی ترکیبـات شدهتشکیلریز هايتركاشعه مـاوراي بـنفش و رطوبـت را بـه ترعمیقچوب، نفوذ

ــل ــازهداخ ــتیک چندس ــوب پلاس ــانچ ــرآس ــوده و ت نمگـذارد مـی بیشتري را براي تخریـب در اختیـار هايسایت

گریـزي آبونـوري ثبـات خصوصیاتبهبودبنابراین،؛ ]6[هـاي چندسـازه شـدن ضـعیف ازجلوگیريمنظوربهچوب

ــرايپلاســتیکچــوب ســاختمانازبیــرونکاربردهــايباسـت کـه مطالعـات نشـان داده .رسـد مینظربهضروري

ش مقاومت بـه به افزایتواندیمنوري يهاجاذباستفاده از و 10[چوب پلاستیک کمک کنـد يهاچندسازههوازدگی

نوري است که هايکنندهیتتثبازجمله328تینوین ].11يهـا چندسـازه گی باعث بهبود مقاومت به هـوازد تواندیم

ــود [ ــوب پلاســتیک ش ــتر مــواد ].12چ در میــان بیشاکسـید دي، نـانو هـا کامپوزیتدر ساخت نانو فادهمورداست

ازلحـاظ تیتیانیوم به علت غیر سمی بـودن، خنثـی بـودن شیمیایی، مقاومت به خوردگی، داشتن شـاخص انکسـاري

و اشـعه مـاوراي بـنفش بالا، داشتن ظرفیـت فیلتراسـیون ]. 13[در حال بررسی هستند ايفزایندهطوربهسختی بالا

نور اشعه ماوراي بنفش کنندهجذبتانیوم تیاکسیددينانو و خاصیت ضـد قـارچی و ضـد باکتریـایی ]14و 13[بوده نتایج مطالعات همچنین نشـان داده اسـت کـه ].15[دارد

یـک عنـوان بـه کاربردتیتانیوم قابلیتاکسیددينانو ذرات ].16و15[باشـند مـی نیـز دارا راچوبدرحفاظتیماده

Yangتیتـانیوم اکسیديدذراتتأثیر) 2015(همکارانووینیلپلیچندسازهمکانیکیخواصوسطحمرفولوژيبر

قـرار ارزیـابی موردراشدهتسریعهوازدگیطیدرکلرایدهـوازدگی سـاعت 1920ازبعـد کهدادنشاننتایج. دادندخـواص ایـن بـر عـلاوه . شدشکنندهوناهموارهاآنسطح

علـت بـه هـوازدگی زمـان زایشاف ـبـا هـا نمونـه مکانیکی.کـرد پیـدا داريیمعن ـکـاهش هـا نمونهسطحشکنندگی

ازبعـد کلرایـد وینیـل پلـی چندسازهمکانیکیخصوصیاتبهبـود تیتـانیوم اکسیديدذراتمقدارافزایشباهوازدگیخـواص ) 2015(همکارانوButylina].17شد [بخشیدهحـاوي روپیلنپ ـیپل ـ-یرکاغذخمالیافچندسازههوازدگی

اکسـید وتیتـانیوم اکسـید يدآهـن، اکسـید يهادانهرنگيهــادانــهرنــگبــینقــرار دادنــد. دریموردبررســرا روي

ثباتتیتانیوماکسیديدداراييهاچندسازه،شدهاستفادهدیگـر بـا شـده سـاخته يهـا چندسـازه بهنسبتبهتررنگتیمار ].18[دادندنشانخودازبعد از هوازدگی هادانهرنگ

چـوب را بـراي اسـتفاده در توانـد مـی چـوب نیـز حرارتیبیرون با کاهش خصوصیت هیگروسـکوپیک آن هايمحیط

که این امکان، به علت اصلاحاتی است که در مناسب سازدبـالا هايحرارتترکیبات شیمیایی چوب تحت تأثیر درجه

رتـأثی ) 2011(همکـاران وAyrilmis].19[افتدمیاتفاق 180و120،150دمايسهدرچوبالیافحرارتیتیمارخـواص بـر دقیقه40و20زمانمدتوگرادسانتیدرجه

نشـان نمودنـد. نتـایج بررسیراپلاستیکچوبچندسازه


يهـا چندسـازه آبجـذب وضـخامتی واکشیدگیکهدادحـرارت درجهافزایشباداريیمعنطوربهپلاستیکچوب

].20کـرد [ پیـدا کـاهش چوبالیافهیدحرارتزمانوArwinfarــارانو ــه) 2016(همک ــز ب ــینی ــواصبررس خ

یدشـده تولپلاستیکچوبچندسازهمرفولوژيومکانیکی180و120،150دمايتحتشدهحرارتیتیمارچوباز

پرداختنـد. دقیقه120تا30مدتبرايگرادسانتیدرجهوسـکوپ الکترونـی میکریرو تصـاو نتایج خواص مکـانیکی

تیمـار چـوب ازشدهساختهيهاچندسازهدرکهدادنشانزمانمدتوگرادسانتیدرجه150دمايدرشدهحرارتی

ــینچســبندگیوتعامــلدقیقــه،30 مــاتریسوالیــافب) در 2016و همکـاران ( Kallakas].21بود [بهتر پلیمرياز آرد چـوب تیمـار پـروپیلن یپل ـچـوب چندسازهساخت

استفاده از که اندنمودهحرارتی شده استفاده کرده و عنوان خــواص مکــانیکی توانــدیمــچــوب تیمــار حرارتــی شــده

شـان نشـان داد اتنتـایج تحقیق را بهبود بخشد.هاچندسازهداراي چوب تیمار حرارتی شده مقاومـت يهاچندسازهکه

داراي چـوب يهـا چندسـازه نسـبت بـه به ضربه بیشتري گـزارش شـده اسـت ].22[از خود نشان دادند بدون تیمار

در معـرض یـري قرارگچوب تیمـار حرارتـی شـده بعـد از حجمـی سـطحی کمتـر، واکشـیدگی يهـا تركهوازدگی،

بـدون يهـا نمونـه نسـبت بـه کمتر و خواص فیزیکی بهتروTomak].16[تیمار حرارتـی از خـود نشـان داده اسـت

خــواصوســطحتغییــراتبررســیدر) 2014(همکــاراندرقرارگیـري ازبعـد شـده حرارتـی تیمارچوبمکانیکی

رطوبـت درصـد کهداشتنداظهارطبیعیهوازدگیمعرضبـه نسبتهوازدگیدورهتمامدرشدهحرارتیتیمارچوبنتایج همچنین نشان داد کـه تیمـار . بودکمترشاهدنمونه

بعدهانمونهسطحکیفیتورنگثباتبهبودباعثحرارتیذکرشـده با توجـه بـه مـوارد ].23[شده استهوازدگیاز

چوب پلاسـتیک در چندسازهامکان بهبود خواص مقاومتی تیتـانیوم، چـوب اکسیديدبرابر هوازدگی با استفاده از نانو

نـوري تینـوین کنندهیتتثبو (ترموود)تیمار حرارتی شدهاز طرف دیگر بـا توجـه بـه اطلاعـات مـا وجود دارد.328

که در با دانسیته بالاییاتیلنیپلچوب چندسازهازدگی هواکسـید يدنـانو ازجملـه آن از ترموود همراه بـا مـواد نـانو

تخریب سطح (تغییرات شـیمیایی، تیتانیوم استفاده شده و سـطحی) بعـد يهاتركروشنایی و تغییرات رنگ، شاخص

باشـد، انجـام گرفتهقرار یموردبررسیلتفصبهاز هوازدگی بهبـود ثبـات نـوري بینـی یشپ ـبـا توجـه بـه شده است. ن

اســتفاده از نــانو در اثــرچــوب پلاســتیک يهــاچندســازهو بهبـود ویژگـی جـذب 328تیتانیوم و تینوین اکسیديد

مـوود در اثر اسـتفاده از تر هاآننوريو همچنین ثباتآبيهـا چندسـازه قاومـت بـه هـوازدگی مشودیمبینییشپ

از ایـن مـواد زمـان هـم نگام استفاده در هچوب پلاستیکبنابراین هدف از کار ما بررسی؛ یابديترملاحظهقابلبهبود

-چـوب چندسـازه سـطح هـاي یژگـی وبـر هوازدگیتأثیرتیمــارتیتــانیوم، چــوباکســیديدنــانودارايپلاســتیک

.است328تینوینو(ترموود)شدهحرارتی

هاروشمواد و با دانسـیته اتیلنپلیاین مطالعه در مورداستفادهپلیمر

دقیقــه و 10گــرم در 18مــذاب بــالا بــا شــاخص جریــان محصول شـرکت مکعب مترسانتیگرم بر 952/0دانسیته

شرکت سیگما آلـدریچ از328تینوین بود.پتروشیمی جمتیتانیوم نوع روتایل از شـرکت اکسیددينانو کشور آمریکا،

US Research Nanomaterialsگونه ترموودور آمریکا، کشاز بدون تیمارکاجبینهگردهو نلاند وود فکاج از شرکت لوناموردمطالعـه عوامل متغیر تهیه گردیدند.شهرستان گرگان

، 0در چهار سطح یتانیومتاکسیدديماده نانو یزانمشامل درصـد و 1و 0در دو سطح 328تینوین ، درصد3و 2، 1

چـوب تیمـار حرارتـی شـده طح در دو س ـیـه نوع ماده اولشـاخص . باشـند مـی یمار حرارتی و چوب بدون ت(ترموود)

، 500، 0هـاي زمـان ) در E∆و تغییر رنگ ()*Lروشنایی (بررسی گردیدند. تغییرات شیمیایی ساعت1500و 1000

آمدند نیز وجودبههوازدگی درنتیجهسطحی که تخریب و و قرمـز ادونم ـتبـدیل فوریـه سـنجی طیـف با اسـتفاده از

سـاعت 1500) قبل و بعد از SEMمیکروسکوپ الکترونی (هوازدگی آنالیز شدند.

پوشال صورتبهدستگاه کف رند وسیلهبهابتدا هاچوبو سپس با آسیاب آزمایشـگاهی آسـیاب شـدند. در درآمده40-60الک شـده و ذرات بـا انـدازه ،آرد چوببعد مرحله

آرد ازآنپـس شـدند. زيجداسـا هانمونهمش براي ساخت درجه سانتی گراد به 105چوب مش بندي شده در دماي

هـا نمونـه شـده و بـراي سـاخت سـاعت خشـک 24مدت


شـرایط بـا هانمونهقرار گرفتند. براي ساخت مورداستفادهداخلی کنمخلوطاز دستگاه ، 1جدول درذکرشدهساخت

HAAKEمتعلق به پژوهشـگاه پلیمـر و پرس آزمایشگاهینحوه اخـتلاط مـواد در و پتروشیمی ایران استفاده گردید.

بـا اتـیلن پلـی بود که ابتدا صورتبدینکنمخلوطدستگاه 180بـا دمـاي کـن مخلـوط دانسیته بالا به داخل دستگاه

دور در دقیقـه 60درجه سـانتی گـراد و سـرعت اخـتلاط دقیقه مـواد افزودنـی (نـانو 2زمانمدتریخته شد. پس از

ــیدادي ــوین کسـ ــانیوم و تینـ ــتگاه 328تیتـ ) وارد دسـآرد چوب اضافه گردیـد و فرآینـد درنهایتشد،کنمخلوط

پـرس اختلاط تا رسیدن به گشتاور ثابت ادامه پیـدا کـرد. مگـا 20درجه سانتی گراد و فشـار 180گرم نیز در دماي

چوب پلاسـتیک چندسازههاينمونهپاسکال انجام گرفت.تکرار ساخته شدند.3آزمایشگاهی با

QUV Acceleratedدستگاه وسیلهبهآزمون هوازدگی

Weathering Testerپلیمر و پتروشـیمی ایـران پژوهشگاهساعت تحـت ASTM G154-06]24 [)4مطابق استاندارد

ساعت 4درجه سانتی گراد و 60در دماي 313UVتابش درجه سانتی گراد) به50و دماي %100در رطوبت نسبی

ساعت انجام گرفت.1500مدت 2244بـر اسـاس اســتاندارد هـا نمونـه سـنجش رنـگ

ASTM]25[ توسـط دسـتگاهMini scan XE PLUS بـهــگ ــتم رن ــت. در *CIE L*a*bروش سیس ــورت گرف ص

شاخص روشـنایی بـوده و *CIE L*a*b* ،Lسیستم رنگ ــت. 100از ــر اس ــتري) متغی ــفر (خاکس ــه ص ــفید) ب (سa*) شاخص قرمزيa*+ ) بـه سـبزي (a*- و (b* شـاخص

. مقـدار تغییـر رنـگ بـا اسـت ) -*b+) به آبـی ( *bزردي (:شودمیاستفاده از فرمول زیر محاسبه

E=∆

تفاوت بین مقادیر اولیه (قبـل از b*Δو L*Δ ،a*Δکه را بـه *bو *L* ،aهوازدگی) و نهـایی (بعـد از هـوازدگی)

.دهدیمترتیب نشان

)وزنیدرصد(هاکامپوزیتسازندهاجزاينسبت-1جدول

(%)اتیلنپلی(%)نانوماده (%)328تینوینترموود (%)چوب بدون تیمار (%)نمونهکدA50---50B50--149C50--248D50--347E50-1-49F50-1148G50-1247H50-1346I-50--50J-50-149K-50-248L-50-347M-501-49N-501148O-501247P-501346

سـاعت 1500قبل و بعـد از هانمونهسطح هايیژگیوهــوازدگی بــا اســتفاده از میکروســکوپ الکترونــی روبشــی

)SEM (ــ ــاویر یموردبررس ــه تص ــراي تهی ــت. ب ــرار گرف قطـلا پوشـش داده یلهوس ـبـه هانمونه، ابتدا سطح الکترونی


شــرکت SEMشــد. ســپس تصــاویر توســط دســتگاه TESCAN مدلVEGA پلیمر و پتروشیمی پژوهشگاهدر

تهیه گردیدند.ایران سـنجی یـف طبراي بررسی تغییرات شیمیایی سطح، از

ATR-FTIR)Bruker مدلEQUINOX55 در محـدوده (1-cm4000-650.آمـده دسـت بههايیفطاز استفاده شد

و شـاخص کربونیـل براي محاسبه مقـادیر شـاخص چـوب استفاده گردید.]26[

= شاخص چوب100) ×2912I/1715I2912× (100)= شاخص کربونیلI/1030I(

H-C(ارتعاش کششـی cm2912-1انتخاب پیک علت

پیک مرجع، تغییرات کم آن عنوانبه) اتیلنیپلگروه متیل ].26[بوده است هوازدگی در طی دوره

بحثونتایج،2در جـدول هانمونه) *Lتأثیر هوازدگی بر روشنایی (

هانمونهکه شودمیمشاهده وضوحبهنشان داده شده است. دچار تغییر رنگ شده بعد از قرارگیري در معرض هوازدگی

ــنایی ــزان روش ــاآنو می ــایج ه ــت. نت ــه اس ــزایش یافت اف)2014همکـاران ( وPengج مطالعـات با نتایآمدهدستبه]27[ ،Turku وKarki)2016 (]5[ وTaib ــاران و همکــافــــزایش روشــــنایی همســــویی دارد.]10[) 2010(

متأثر عمدتاًچوب پلاستیک در اثر هوازدگی هايچندسازهدر میـان ]28[اسـت لیگنـین ویـژه بـه از ترکیبات چوب،

ماده به ترینحساسچوب، لیگنین دهندهتشکیلترکیبات مـاوراي بـنفش وقتی چوب در معرض اشـعه ]5[استنور شـامل عمدتاًتحت تخریب نوري که تواندمیگیردمیقرار

قرار گیرد. این استتخریب لیگنین به مواد محلول در آب شـده اسـت. هـا چندسازهپدیده منجر به روشن شدن رنگ

رابطـه ) یک2008و همکاران (Fabiyiوسیلهبهدر مطالعه چوب پلاسـتیک هايچندسازهقوي بین روشن شدن رنگ

دلیـل ]. 29[و تخریب لیگنین چوب مشـاهده شـده اسـت بیشـتر شـده سـاخته هاينمونهاحتمالی دیگر که روشنایی

اسـت رطوبت وسیلهبهمواد استخراجی محلول در آب ،شد].30و28[دهنـد مـی که بخش رنگـی چـوب را تشـکیل

در طی هوازدگی کـه بـه علـت اتیلنپلیروشن شدن رنگ

برش زنجیر مولکول و متعاقب آن تغییـر در وزن مولکـولی نقـش هـا چندسـازه نیز در روشن شدن رنگ افتدمیاتفاق

مشـاهده آمـده دستبهبا توجه به نتایج ].31[استداشته بـین درروشـنایی شـاخص افـزایش که بیشـترین شودمی

. اسـت کـرده تجربـه شاهدنمونهراشدههوازدههاينمونهقرارگیـري میزان افزایش تغییر رنگ در نمونه شاهد بعد از

ــرض ــوازدگی در مع ــد %65/28ه ــتدرص ــین . اس همچنکه بیشترین افزایش در میـزان روشـنایی شودمیمشاهده

ساعت اولیه هوازدگی اتفاق افتاده اسـت کـه ایـن 500در نجیـر تخریب ترکیبات رنگی چوب و بـرش ز دهدمینشان

در مراحل اولیه هوازدگی بیشتر بوده اتیلنپلیهايمولکولبـه خصـوص بـه است. استفاده از نانودي اکسـید تیتـانیوم

درصد باعث شـده اسـت کـه میـزان افـزایش 3و 2میزان در طی هوازدگی نسبت به نمونه هانمونهشاخص روشنایی

بهبـود هـا چندسـازه شاهد کاهش پیدا کرده و ثبات رنـگ اسـتفاده از شـود مـی که مشاهده طورهمانیده شود. بخش

و ترمـوود نیـز نقـش مثبـت در جلـوگیري از 328تینوین در معـرض قرارگیـري بعـد از هـا نمونـه افزایش روشـنایی

، بـا و هانمونه) E∆(هوازدگی داشته است. روند تغییر رنگ و ترمـوود در 328تیتـانیوم، تینـوین اکسیدديبدون نانو

، نشان داده شده است.1وازدگی در شکل طی دوره ه) Aشود میزان تغییر رنـگ نمونـه شـاهد ( مشاهده می

ها در طی دوره هوازدگی بیشـتر بـوده نسبت به سایر نمونهاکسید تیتانیوم توانسـته اسـت است. اضافه نمودن نانو دي

، 1ها را بهبود بخشد. با توجه به شکل ثبات نوري چندسازه) با اضافه شـدن E∆(مقدار تغییر رنگ شود که مشاهده می

اکسید تیتانیوم به ترکیب در مقایسه با نمونه شاهد نانو دياکسـید تیتـانیوم دهد نانو ديکمتر شده است که نشان می

طور مؤثري اشعه ماوراي بـنفش را جـذب توانسته است بههـا جلـوگیري کنـد. کرده و از افزایش تغییـر رنـگ نمونـه

ثبات رنگ و کـاهش تغییـر رنـگ در بیشترین بهبودي درشـود. در تحقیقـات درصد نـانو مشـاهده مـی 3و 2مقدار

عنـوان یـک مـاده اکسـید تیتـانیوم بـه مختلف از نـانو دي 13برده شده است [کننده نور اشعه ماوراي بنفش نامجذب

ــاران (Yang]. 14و ــه 2014و همک ــد ک ــوان نمودن ) عنجلـوگیري از هـوازدگی اکسید تیتانیوم تأثیر مثبت در دي

هاي پلیمر پلی وینیـل کلرایـد داشـته و از بـرش چندسازه]. 32[زنجیره پلیمري در طی هوازدگی کاسته است


تیمارمختلفشرایطتحتهانمونهمیزان روشنایی-2جدول

کد نمونه

چوب بدون (%)تیمار

ترموودماده نانوتینوین (%)(%)

(%)با اتیلنپلی

(%)لادانسیته بازمان هوازدگی (ساعت)

050010001500A50---5095/5511/6832/7442/78B50--14993/6523/7638/8227/86C50--24851/7199/7982/8480/88D50--34760/7332/8299/8692/89E50-1-4963/5749/6720/7279/74F50-114834/6675/7413/7991/81G50-124726/7355/8081/8350/85H50-134613/7468/8012/8468/86I-50--5068/1677/2789/3206/35J-50-14904/3228/4263/4645/49K-50-24829/3961/4730/5047/52L-50-34784/3964/4898/5058/52M-501-4954/1768/2521/2837/30N-50114875/3103/3913/4194/42O-50124795/4074/4693/4767/49P-50134680/4375/4996/5006/52

0

5

10

15

20

25

30

0 500 1000 1500

گر رن

غیین ت

یزام

)ساعت(مدت زمان هوازدگی

A B C D E FG H I J K LM N O P

ها در طی دوره هوازدگیمیزان تغییر رنگ نمونه-1شکل

بـر 328بـراي تـأثیر تینـوین آمـده دسـت بهطبق نتایج در طـی هـوازدگی هـا نمونـه میزان روشنایی و تغییـر رنـگ

ايچندسـازه کـه اسـتفاده از ایـن مـاده در شودمیمشاهده

چوب پلاستیک مقدار تغییر رنگ و افزایش روشنی را نسبت دهـد مـی ونه شاهد کاهش داده است. این پدیده نشـان به نم

یک ماده جاذب نور ماوراي بـنفش عنوانبه328که تینوین


در طـی دوره هـوازدگی هـا چندسازهعمل کرده و از تخریب فنیـل نوري گروه هیدروکسیهايکنندهتثبیتکاسته است.

اسـت نیز جـزء همـین گـروه 328تریازول که تینوین بنزوگردنـد برمیخوداصلبهاستفادهازپسوبودهسازبازخود

].33[کننـد مـی جلـوگیري نـوري تخریـب ازوسیلهبدینوشـود میپراکندهگرماصورتبهانرژيانرژي،جذبمحضبهخـود پایـه حالـت بـه بـنفش مـاوراي اشـعه کننـده جذبو

کـه انـد نموده) ذکر 2014و همکاران (Li].34[گرددبرمی) یک ماده مـؤثر 326اشعه ماوراي بنفش (تینوین جاذب نور

چوب پلاسـتیک هايچندسازهدر جلوگیري از تخریب نوري ].35[استدر طی دوره هوازدگی بوده

، اسـتنباط 1و شـکل 2آمده از جدول دستطبق نتایج بههاي داراي ترموود ثبات رنگ بهتري نسـبت شود که نمونهمی

ــه شــاهد بعــد از هــوازدگ ــه نمون ــد. ی از خــود نشــان دادهب انترین ترکیب چوب به نـور مـاوراي که لیگنین حساسازآنجایی

بنفش است، تأثیر ترموود در ثبات رنگ (جلوگیري از افـزایش تواند بـه علـت افـزایش ها میروشنایی و تغییر رنگ) چندسازه

حضـور ]. 37و 36[ثبات لیگنین در طی تیمار حرارتی باشـد ان در لیگنــین بعــد از تیمــار حرارتــی اکســیدترکیبــات آنتــی

تواند از تخریب ناشی از اشعه ماوراي بنفش جلوگیري کند میشده لیگنین در چوب تیمار حرارتی شده ساختار اصلاح.]37[

هاي آزاد ایجادشـده هاي رادیکالتواند تا حدودي از واکنشمیــنفش و تشــکیل محصــولات ــاوراي ب ــابش اشــعه م ــر ت در اث

ــاتخریــب وزن مولکــولی پــایین از قبیــل کینــون هــا شــده ب]. جـذب رطوبـت نیـز کـه باعـث کـاهش 38جلوگیري کند [

شود مقـدار هاي چوب پلاستیک میخواص مقاومتی چندسازههاي داراي ترموود کم شده است. درصـد رطوبـت آن در نمونه

تر چوب تیمار حرارتـی شـده (ترمـوود) کـه مربـوط بـه پاییندروکسـیل اسـت از شسـته شـدن هـاي هی کاهش تعداد گروهشده طی هوازدگی جلـوگیري کـرده اسـت محصولات تخریب

بنابراین ترموود توانسته است به کـاهش تغییـر رنـگ و ].39[هاي چـوب پلاسـتیک جلوگیري از افزایش روشنایی چندسازه

بعد از هوازدگی در مقایسه با نمونه شاهد کمک کند.ها بعـد سازهبراي بررسی تغییرات شیمیایی سطح چند

ــنجی از قرارگیـــري در معـــرض هـــوازدگی از طیـــف سـATR-FTIRطیف . استفاده شده استATR-FTIR سـطح

ــازه ــدوده چندس ــار در مح ــدون تیم ــتیک ب ــوب پلاس چ1-cm4000-650 ساعت هوازدگی در 1500قبل و بعد از

کـه مشـاهده گونـه همـان ، نشان داده شده اسـت. 2شکل پیـک مربـوط بـه گـروه شود بعـد از هـوازدگی شـدت یم

) افــزایش یافتــه اســت. نتــایج cm1715-1کربونیــل (با نتایج مطالعات محققین دیگر نیز همخـوانی آمدهدستبه

شـود کـه یم ـهمچنین مشـاهده ].41و 40، 12، 5[دارد ــوب ( ــه چ ــوط ب ــک مرب ــدت پی ــد از cm1030-1ش ) بع

هوازدگی کاهش یافته اسـت. ایـن کـاهش شـدت پیـک را انـد نمـوده محققین دیگر نیـز در مطالعـات خـود گـزارش

اکسـید تیتـانیوم، يدبراي مشـاهده تـأثیر نـانو ]. 42-40[پیــک مربــوط بــه گــروه برشــدتو ترمــوود 328تینــوین

و 3ي هاشکل، هاچندسازهکربونیل و پیک مربوط به چوب ، شدت پیـک مربـوط بـه گـروه 3ائه شده است. شکل ار4

، شدت پیک مربـوط بـه چـوب 4) و شکل C=Oکربونیل (شدهساختهي هاچندسازه) در C-O(ارتعاش کششی پیوند

دهد.یمدر شرایط مختلف را نشان

ساعت هوازدگی1500چوب پلاستیک بدون تیمار قبل و بعد از چندسازهسطح ATR-FTIRطیف -2شکل


ساعت هوازدگی1500قبل و بعد از cm1800 -1680-1در محدوده هاچندسازهسطح FTIR-ATRطیف -3شکل

ت هوازدگیساع1500قبل و بعد از cm1050-1000-1در محدوده هاچندسازهسطح FTIR-ATRطیف - 4شکل

بعـد هاچندسازهدر این مطالعه میزان تخریب سطحی از هوازدگی با استفاده از شاخص کربونیل و شاخص چـوب

ــل ــاخص کربونی ــد. ش ــی ش ــداولبررس ــرمت ــارامتر ینت پبراي تعیین درجـه تخریـب بعـد از هـوازدگی شدهاستفاده

گـروه شدت پیک مربـوط بـه شودیممشاهده ].43[استبعد از هوازدگی نسـبت بـه هاچندسازهاز دامهرککربونیل

افزایش و شـدت پیـک مربـوط بـه چـوب قبل از هوازدگیبعد از هوازدگی نسبت به قبل از هوازدگی هاآناز هرکداممیـزان تغییـرات شـاخص کربونیـل و است.داشتهکاهش

بعد از هوازدگی نسبت به قبل از هاچندسازهشاخص چوب ــب ن داده شــده اســت.نشــا،5هــوازدگی در شــکل تخری

بعــد از هــوازدگی بــا تشــکیل گــروه کربونیــل و چندســازهشـاخص کاهش پیک مربوط به چوب همـراه بـوده اسـت.

میـزان دهنـده نشـان کربونیل بالاتر و شاخص چوب کمتـر ، 5. بـا توجـه بـه شـکل اسـت هـا چندسـازه تخریب بیشتر

میزان تغییرات شاخص کربونیل و شاخص شودیممشاهده دیگـر بعـد از يهـا نمونـه ب در نمونه شاهد نسبت بـه چو

بیشـتر بـوده اسـت. نسبت به قبـل از هـوازدگی هوازدگی چـوب شـاخص کربونیل و شاخصتغییراتمیزان افزایش

کمتـر تیتانیوم اکسیديدبعد از هوازدگی با استفاده از نانو 2داراي يهـا چندسازهکه در شودیماست. مشاهده شده

و نانودرصد1تیتانیوم نسبت به اکسیديدو درصد نان3و


شاخص کربونیل و تغییراتمیزان افزایش ،نمونه بدون نانوکننـدگی یـت تثبچوب کمتر بوده است کـه نقـش شاخص

تیتـانیوم در طـی دوره هـوازدگی را اکسـید يدنوري نـانو نقـش توانسته اسـت تیتانیوم اکسیديدنانو .دهدیمنشان وراي بنفش را بازي کرده و از تخریـب و نور ماکنندهجذب

و همچنـین تخریـب اتـیلن یپل ـيهـا مولکولبرش زنجیر جلوگی چوبدهندهیلتشکنوري لیگنین و دیگر ترکیبات

شـاخص زان تغییرات شاخص کربونیل و مییجهدرنتو کنداز آمـده دستبهطبق نتایج . همچنین را کاهش دهدچوب

یـزان افـزایش شـاخص کـه م شودیممشاهده این تحقیق داراي ترمـوود چندسـازه چـوب و کاهش شاخصکربونیل

کمتـر بـوده اسـت. بـا توجـه بـه نسبت به نمونه شاهد نیز شـده حاصلطی تیمار حرارتی در اصلاحاتی که در ترموود

آزادهـاي یکـال راديهـا واکـنش ازتوانـد یم، ترموود استث بـنفش کـه باع ـ مـاوراي اشـعه تـابش اثـر دریجادشدها

کاسـته و شـود یم ـتخریب اجزاي سازنده چوب پلاستیک چوب پلاستیک چندسازهنوري را در کنندگییتتثبنقش

بازي کند. از طرف دیگر چون خاصیت جـذب آب ترمـوود در طی تیمار حرارتی کاهش پیدا کرده است، میزان جذب

چـوب پلاسـتیک داراي چندسـازه تخریـب یجهدرنتآب و بنـابراین بـا ؛ شاهد کمتر شده استترموود نسبت به نمونه

استفاده از ترموود باعث جلـوگیري ذکرشدهتوجه به موارد چوب شاخص کربونیل و ص افزایش میزان تغییرات شاخاز

نیز نقـش چشـمگیري 328استفاده از تینوین شده است.در جلوگیري از افزایش میزان تغییرات شاخص کربونیـل و

کـه در طـور همان328تینوین شاخص چوب داشته است.نور مـاوراي کنندهجذبیک عنوانبهقبل توضیح داده شد

در طـی هـوازدگی هـا چندسـازه بنفش، از تخریـب نـوري از میـزان تغییـرات شـاخص کربونیـل و یجهدرنتو کاسته

پ کوتصـاویر میکروس ـ چوب جلوگیري کرده است. شاخص دنیـز مؤی ـ بعـد از هـوازدگی هاچندسازهالکترونی از سطح

و ترموود 328تیتانیوم، تینوین اکسیديدمثبت نانو نقشــطحی ــب س ــوگیري از تخری ــازهدر جل ــاچندس ــر ه در اث

).6(شکل باشندیمدر مقایسه با نمونه شاهدهوازدگی

ساعت هوازدگی1500بعد از هاچندسازهمیزان تغییرات شاخص کربونیل و شاخص چوب -5شکل

) در SEMوسـکوپ الکترونـی ( با توجه به تصاویر میکربـر هاییتركکه بعد از هوازدگی شودمی، مشاهده 6شکل

هــايتــركآمــده اســت. وجــودبــههــانمونــهروي ســطح به برش زنجیر پلیمـر تواندمیهانمونهدر سطح ایجادشده

هـاي بخـش و سیکل جذب و دفـع رطوبـت بـین سـطح و شـد در طـی دوره هـوازدگی مربـوط با هـا چندسازهداخلی

بـر سـطح هـایی تـرك تعدادي از محققین دیگر نیز ].29[

بعـد از هـوازدگی مشـاهده چوب پلاسـتیک هايچندسازه، مشـاهده 6با توجه به شکل ].42و 29، 12، 5[اندنموده

در نمونه شاهد نسـبت بـه دیگـر هاتركکه میزان شودمیتیتـانیوم اکسـید دي. اسـتفاده از نـانو استبیشتر هانمونه

جـذب اشـعه واسطهبه328درصد و تینوین 3و 2ویژهبهــوري ــب ن ــنفش از تخری ــاوراي ب ــازهم ــاچندس در طــی ههـاي تـرك و انـد کاستههوازدگی در مقایسه با نمونه شاهد


. استفاده از شودمیمشاهده هاآنسطحی کمتري در سطح چــوب پلاســتیک هــايچندســازهترمــوود نیــز در ســاخت

متر و بهبود خصوصیات مقاومتی جذب رطوبت کواسطهبه

آن در برابر تخریب نوري باعث شده است در طی هوازدگی ایجاد شود.هاآنسطحی کمتري در هايترك

(c)(b)(a)

(f)(e)(d)

:ساعت هوازدگی1500بعد از هاچندسازه) از سطح SEMتصاویر میکروسکوپ الکترونی (- 6شکل )a،نمونه شاهد ()b (1%نانو) ،c (2%) ،نانوd (3%) ،نانوe) ،ترموود (f 328) تینوین

گیرينتیجهچـوب یتـانیوم، تاکسـید دينـانو یرتأث، این مطالعهدر

(تینـوین نوريکنندهتثبیتشده (ترموود) وحرارتیتیماربـا اتـیلن پلـی -چـوب چندسـازه تخریب سطحیبر ) 328. طبـق صنوعی بررسـی شـد از هوازدگی مبعدبالایتهدانس

در معـرض هـا نمونـه قرارگیـري بعـد از آمدهدستبهنتایج حو شدن رنگ (میزان روشنایی) و تغییر رنـگ هوازدگی، م

. بـا توجـه بـه اطلاعـات ) بیشـتر شـد E∆(هـا نمونـه کلی مقدار شاخص کربونیل ، ATR-FTIRاز طیف آمدهدستبه

ازدگی افـزایش بعد از هوازدگی نسبت به قبل از هوهانمونه

شـاخص نشـان داد. کـاهش هـا آنو مقدار شاخص چـوب میـزان دهنـده نشـان کربونیل بالاتر و شاخص چوب کمتـر

. تصـاویر میکروسـکوپی اسـت هـا چندسـازه تخریب بیشتر )SEM دگی دچـار بعد از هوازهانمونه) نیز نشان دادند که

آمـده دسـت بـه طبـق نتـایج ریز سطحی شـدند. يهاترك328تیتـانیوم و تینـوین اکسیدديکه نانو ردیدمشاهده گ

با جـذب اشـعه مـاوراي بـنفش از شـدت اکسیداسـیون و ــب ــهتخری ــانمون ــوازدگی ه ــی ه ــته ودر ط ــش کاس نق

اسـتفاده از .انـد داشتهرا هاچندسازهنوري در کنندهتثبیتــانو ــیددين ــانیوم اکس ــهتیت ــژهب ــث 3و 2وی ــد باع درص


ــزایش شــاخص ر ــوگیري از اف ــگ جل ــر رن وشــنایی و تغییمیـزان تغییـرات در طـی هـوازدگی شـده اسـت. هـا نمونه

داراي هـاي نمونـه نیز در چوبشاخص شاخص کربونیل وهايچندسازهدرصد و 3و 2ویژهبهتیتانیوم اکسیددينانو

. کمتر بوده استنسبت به نمونه شاهد ،328داراي تینوین چوب پلاستیک يهاچندسازهاستفاده از ترموود در ساخت

جذب رطوبت کمتر و بهبود خصوصیات مقاومتی واسطهبهاز افزایش میزان آن در برابر تخریب نوري باعث شده است

در طـی هـوازدگی کاسـته هـا نمونهروشنایی و تغییر رنگ شود. ترموود همچنـین بـا توجـه بـه خصوصـیاتی کـه بـه

از افـزایش شـاخص کربونیـل و کـاهش دهـد میچندسازهچـوب پلاسـتیک در طـی چندسـازه ان شاخص چوب میز

، نــانو ذکرشــدهعــلاوه بــر مــوارد هــوازدگی کاســته اســت.و 328درصـد، تینـوین 3و 2ویـژه بـه تیتانیوم اکسیددي

سـطحی ناشـی از هايتركکه میزان اندشدهترموود باعث چــوب هــايچندســازهقــرار گــرفتن در معــرض هــوازدگی

در مقایسه بـا نمونـه شـاهد هاآناز شدهساختهپلاستیک با توجـه بـه کـاهش در پایان داشته باشند.فراوانیکاهش

چـوب هايچندسازهخواص مکانیکی و تغییرات جذب آب تـأثیر مـواد شـود مـی پیشنهاد پلاستیک در اثر هوازدگی،

در این تحقیق بر خـواص مکـانیکی و خـواص شدهاستفادههوازدگی معرض در قرارگیريبعد از هاچندسازهجذب آب

بررسی گردد.نیز

منابع

[1] Turku, I. and Karki, T., 2014. Research progress in wood-plastic nanocomposites: A review. Journal ofThermoplastic Composite Materials, 27(2):180-204.

[2] Bledzki, A.K., Reihmane, S. and Gassan, J., 1998. Thermoplastics reinforced with wood fillers: a literaturereview. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 37:451-468.

[3] Craig, C., 2002. Wood-plastic Composites in the United States. Journal of Forest Products, 52(6):10-18.

[4] Lu, J.Z. and Duan, X., 2008. Chelating efficiency and thermal, mechanical and decay resistanceperformances of chitosan copper complex in wood polymer composites. Bioresource Technology,99(13):5906-5914.

[5] Turku, I. and Karki, T., 2016. Accelerated weathering of fire-retarded wood–polypropylene composites.Composites, 81:305-312.

[6] Stark, N.M., Matuana, L.M. and Clemons, C.M., 2004. Effect of processing method on surface andweathering characteristics of wood-flour/HDPE composites. Journal of Applied Polymer Science,93(3):1021-1030.

[7] Bajwa, D.S., Bajwa, S.G. and Holt, G.A., 2015. Impact of biofibers and coupling agents on the weatheringcharacteristics of composites. Polymer Degradation and Stability 120:212-219.

[8] Gugnmus, F., 1990. Light stabilizers, plastics additives handbook, chapter 3:129-262, Gachter, R. andMuller, H., Hanser Publishers, New York.

[9] Kord, B. and Kord, B., 2016. Influence of type and content of chemical foaming agent on the dynamicmechanical properties of high density polyethylene-flax fiber composites. Iranian Journal of wood andpaper industries, 7(2):179-191. (In Persian).

[10] Taib, R.M., Zauzi, N.S.A., Ishak, Z.A.M. and Rozman, H.D., 2010. Effects of photo-stabilizers on theproperties of recycled high-density polyethylene (HDPE)/Wood Flour (WF) composites exposed to naturalweathering. Malaysian Polymer Journal, 5(2):193-203.


[11] Muasher, M., Sain, M., 2006. The efficacy of photostabilizers on the color change of wood filled plasticcomposites. Polymer Degradation and Stability, 91(5):1156-1165.

[12] Rasouli, D., Faezipour, M., Masteri Farahani, M.R. and Tajvidi, M., 2013. The effect of zinc borate andadditives on weathering performance of wood-high density polyethylene composite. Journal of Wood andForest Science and Technology, 20(2):41-58.

[13] Deka, K.P. and Maji, T.K. 2011. Effect of TiO2 and nanoclay on the properties of wood polymernanocomposite. Composites, 42:2117–2125.

[14] Hayle, S.T. and Gonfa. G.G, 2014. Synthesis and characterization of titanium oxide nanomaterials usingsol-gel method. American Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2(1):1-7.

[15] Filpo, G.D., Palermo, A.M. and Rachiele, F., 2013. Preventing fungal growth in wood by titanium dioxidenanoparticles. International Biodeterioration & Biodegradation, 85:217-222.

[16] Huang, X., Kocaefe, D., Kocaefe, Y., Boluk, Y. and Pichette, A., 2012. Study of the degradation behaviorof heat-treated jack pine (Pinus banksiana) under artificial sunlight irradiation. Polymer DegradationStability, 97:1197-1214.

[17] Yang T.C., Noguchi, T., Isshiki, M. and Wu, J.H., 2015. Effect of titanium dioxide particles on the surfacemorphology and the mechanical properties of PVC composites during QUV accelerated weathering.Polymer Composites. Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). 2015 Society ofPlastics Engineers.

[18] Butylina,S., Martikka, O. and Karki T., 2015. Weathering properties of coextruded polypropylenebasedcomposites containing inorganic pigments. Polymer Degradation and Stability, 120:10-16.

[19] Olarescu, M.C., Campean, M., Ispas, M. and Cosereanu, C., 2014. Effect of thermal treatment on someproperties of lime wood. European Journal of Wood and Wood Products, 72:559-562.

[20] Ayrilmis, N., Jarusombuti, S., Fueangvivat, V. and Bauchongko, P., 2011. Effect of thermal-treatment ofwoodfibres on properties of flat-pressed wood plastic composites. Polymer Degradation and Stability,96:818-822.

[21] Arwinfar, F., Hosseinihashemi,S.K., Jahan Latibari,A., Lashgari, A. and Ayrilmis, N., 2016. Mechanicalproperties and morphology of wood plastic composites produced with thermally treated beech wood.BioResources, 11(1):1494-1504.

[22] Kallakas, H., Martin, M., Goljandin, D., Poltimae, T., Krumme, A. and Kers, J., 2016. Mechanical andphysical properties of modified wood flour reinforced polypropylene composites. Agronomy Research,14(S1):994-1003.

[23] Tomak, E.D., Ustaomer, D., Yildiz, S. and Pesman, E., 2014. Changes in surface and mechanical propertiesof heat treated wood during natural weathering. Measurement, 53:30-39.

[24] Standard practice for operating fluorescent light apparatus for UV exposure of nonmetallic materials.American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, ASTM G154 -06, 2006.

[25] Standard practice for calculation of color tolerances and color differences from instrumentally measuredcolor coordinates. American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, ASTM D 2244-09a,2009.

[26] Stark, N.M. and Matuana, L.M., 2007. Characterization of weathered wood-plastic composite surfaces usingFTIR spectroscopy, contact angle, and XPS. Polymer Degradation and Stability, 92:1883-1890.


[27] Peng, Y., Liu, R., Cao, J. and Chen Y., 2014. Effects of UV weathering on surface properties ofpolypropylene composites reinforced with wood flour, lignin and cellulose. Applied Surface Science,317:385-392.

[28] Stark, N.M. and Matuana, L.M., 2006. Influence of photostabilizers on wood flour-HDPE compositesexposed to xenon-arc radiation with and without water spray. Polymer Degradation and Stability,91(12):3048-3056.

[29] Fabiyi, J.S., McDonald, A.G., Wolcott, M.P. and Griffiths, P.R., 2008. Wood plastic compositesweathering: Visual appearance and chemical changes. Polymer Degradation and Stability, 93:1405-1414.

[30] Stark, N.M., 2006. Effect of weathering cycle and manufacturing method on performance of wood flour andhigh-density polyethylene composites. Journal of Applied Polymer Science, 100:3131-3140.

[31] Stark, N.M. and Matuana, L.M., 2004. Surface chemistry changes of weathered HDPE/wood-flourcomposites studied by XPS and FTIR spectroscopy. Polymer Degradation and Stability, 86:1-9.

[32] Yang, T.C., Noguchi, T., Isshiki, M. and Wu, J.H., 2014. Effect of titanium dioxide on chemical andmolecular changes in PVC sidings during QUV accelerated weathering. Polymer Degradation andStability, 104:33-39.

[33] Gugumus, F., 2002. Possibilities and limits of syngergism with light stabilizers in polyolefins 2. UVabsorbers in polyolefins. Polymer degradation and stability, 75(2):309-320.

[34] Chanda, M. and Roy, S.K., 2010. Plastics fundamentals, properties and testing. Vol. 74, CRC press, 280p.

[35] Li, H., Zhang, Z., Song, K., Lee, S., Chun, S.J., Zhou, D. and WU, Q., 2014. Effect of durability treatmenton ultraviolet resistance, strength, and surface wettability of wood plastic composite. BioResources,9(2):3591-3601.

[36] Ayadi, N., Lejeune, F., Charrier, F., Charrier, B. and Merlin, A., 2003. Color stability of heat-treated woodduring artificial weathering, Holz als Roh-und Werkstoff, 61:221-226.

[37] Deka, M., Humar, M., Rep, G., Kricej, B., Sentjurc, M.and Petric, M., 2008. Effects of UV light irradiationon color stability of thermally modified, copper ethanolamine treated and non-modified wood: EPR andDRIFT spectroscopic studies. Wood Science and Technology, 42:5-20.

[38] Nuopponen, M.,Wikberg, H., Vuorinen, T., Maunu, S.L., Jamsa, S. and Viitaniemi, P., 2004. Heat treatedsoftwood exposed to weathering. Journal of Applied Polymer Science, 91:2128–2134.

[39] Kocaefe, D., Poncsak, S. and Boluk, Y., 2008. Effect of thermal treatment on the chemical composition andmechanical properties of birch and aspen. BioResources. 3(2):517-537.

[40] Krehula, L.k., Katancic, Z., Sirocic, A.P. and Hrnjak-Murgic, Z., 2014. Weathering of high- densitypolyethylene-wood plastic composites. Journal of Wood Chemistry and Technology, 34:39-54.

[41] Hung, K.C., Chen, Y.L. and Wu, J.H., 2012. Natural weathering properties of acetylated bamboo plasticcomposites. Polymer Degradation and Stability, 97:1680-1685.

[42] Kiguchi, M., Kataoka, Y., Matsunaga, H., Yamamoto, K. and Evans, P.D., 2007. Surface deterioration ofwood-flour polypropylene composites by weathering trials. Journal of Wood Science, 53:234-238.

[43] Rajakumar, K., Sarasvathy, V., Chelvan, A.T., Chitra, R. and Vijayakumar, C.T., 2012. Effect of ironcarboxylates on the photodegradability of polypropylene. II. Artificial weathering studies, Journal ofApplied Polymer Science, 123:2968-2976.

Iranian Journal of Wood and Paper Industries, Vol. 8, No. 4, Winter 2018 496

EEffffeecctt ooff wweeaatthheerriinngg oonn ssuurrffaaccee pprrooppeerrttiieess ooffHHDDPPEE--bbaasseedd wwoooodd ppllaassttiicc ccoommppoossiitteess

Abstract

In this study, Effect of weathering on surface properties ofHDPE-based wood plastic composites (WPCs) wasinvestigated. The variable factors were titanium dioxidenanoparticles content (0, 1, 2 and 3%), raw material type (heattreated wood and untreated wood) and photo stabilizer (0 and1%). Lightness index (L*) and color changes (∆E) wereinvestigated after 0, 500, 1000 and 1500 hours of weathering.Chemical changes and surface deterioration that occurred dueto weathering were also analyzed using Fourier TransformInfrared Spectroscopy (FTIR) and scanning electronmicroscopy (SEM) before and after 1500 hours of weathering.FTIR of WPCs showed that carbonyl index increased andwood index decreased after weathering. SEM also showedthat weathered samples experienced surface deterioration.Wood plastic composites containing titanium dioxidenanoparticles, thermowood (heat treated wood) and tinuvin328 (photo stabilizer) showed less surface cracks afterweathering compared to the control sample. Carbonyl indexand wood index changes of samples containing titaniumdioxide nanoparticles, thermowood and tinuvin 328 decreasedafter weathering compared to the control sample. The resultsalso showed that lightness index and color change of samplesincreased after weathering. The color stability of WPCs wasimproved by using wood plastic composites containingtitanium dioxide nanoparticles, thermowood and tinuvin 328.

Key words: titanium dioxide nano, thermowood, tinuvin 328,weathering.

M. Dahmardeh Ghalehno1*

M.R. Masteri Farahani2

M. Madhoushi2

D. Rasouli3

A. Shakeri4

I. Ghasemi5

1 Assistant prof., Department of woodand paper sciences and technology,University of Zabol, Zabol, Iran

2 Associate prof., Department of woodengineering and technology, GorganUniversity of agricultural science andnatural resources, Goegan, Iran

3 Assistant prof., Department of woodengineering and technology, GorganUniversity of agricultural science andnatural resources, Gorgan, Iran

4 Associate prof., Department ofchemistry, University of Tehran,Tehran, Iran

5 Professor, Department of plastic, Iranpolymer and petrochemical institute,Tehran, Iran

Corresponding author:[email protected]

Received: 2016/10/07Accepted: 2016/11/23

Documents

ﻻﺎﺑ ﻪﺘﯿﺴﻧاد ﺎﺑ ﻦﻠﯿﺗاﯽﻠﭘ -بﻮﭼ … · 1396 نﺎﺘﺴﻣز ،4 هرﺎﻤﺷ ،ﻢﺘﺸﻫ لﺎﺳ ،ناﺮﯾا ﺬﻏﺎﮐ و بﻮ