بررسي خواص مكانيكي و مقاومت در برابر پوسيدگي چوب اصلاح‌شده با مالئيك‌انيدريد و متيل‌متاكريلات

Investigation on the mechanical and decay resistance properties of wood modified with maleic anhydride and methyl metacrylate

این تحقیق با هدف بررسی اثر تیمار اصلاح با مالئیك‌انیدرید و متیل‌متاكریلات بر خواص مكانیكی و مقاومت در برابر پوسیدگی چوب گونه صنوبر انجام‌ شد. نمونه‌های آزمون مكانیكی و مقاومت در برابر عوامل زیستی به ترتیب بر اساس استانداردهایASTM- D143 و EN113 تهیه گردیدند. سطوح تیمار به چهار گروه شاهد، اصلاح‌شده با متیل‌متاكریلات، مالئیك‌انیدرید و تلفیقی (مالئیك‌انیدرید/ متیل‌متاكریلات) تقسیم‌بندی شدند. نمونه‌ها با مالئیك‌انیدرید و مونومر، به روش خلاء- فشار در سیلندر آزمایشگاهی اشباع شدند. جهت انجام واكنش با مالئیك‌انیدرید، نمونه‌ها به مدت 4 و24 ساعت به‌ترتیب تحت دمای C˚150 و C˚103 قرارداده‌شدند. به منظور پلیمریزاسیون، نمونه‌های اشباع‌شده با مونومر متیل‌متاكریلات نیز به مدت 24 ساعت، تحت دمای C˚90 و متعاقباَ برای همین زمان، تحت دمای C˚103 قرار داده‌شدند. پلیمر متیل‌متاكریلات با تشكیل پوشش بر دیواره سلولی، باعث 57/22 درصد بهبود در ثبات جانبی تحت فشار موازی الیاف شد. بالاترین مقادیر مدول‌گسیختگی، الاستیسیته و سختی در سطح تلفیقی، به ترتیب با 13/24 ، 13/47 و 53/45 درصد بهبود نسبت به سطح شاهد، تعیین شد. مالئیك‌انیدرید در حضور متیل‌متاكریلات، با كاهش قطبیت در چوب و ایجاد پراكنش مناسب بین ذرات چوب و سطح پلیمر، سبب تشكیل پیوندعرضی و انتقال یكنواخت‌تر تنش گردید كه به بهبود خواص مكانیكی انجامید. همچنین با اعمال تیمار در كلیه سطوح، مقاومت در برابر پوسیدگی بهبود یافت، به‌طوری‌كه كاهش‌وزن از 4/80 درصد در سطح شاهد به 29/4 درصد در سطح تلفیقی تقلیل یافت. اصلاح با مالئیك‌انیدرید به‌دلیل تغییر تركیبات چوب، كاهش قابلیت جذب رطوبت دیواره‌سلولی و اثر حجیم‌كنندگی، و حضور متیل‌متاكریلات در حفرات سلولی به عنوان یك مانع فیزیكی برای حركت میسیلیوم قارچ و ورود رطوبت، به بهبود مقاومت در برابر پوسیدگی منتهی شدند.

This research was conducted to investigate the effect of modification with maleic anhydride and methyl methacrylate on mechanical properties and decay resistance of poplar wood. Samples of mechanical and biological resistance tests were prepared according to ASTM D143-94 and EN113 standards. Treatment levels were divided into 4 groups; control, methyl methacrylate, maleic anhydride and combined of maleic anhydride/ methyl methacrylate. Samples were impregnated with maleic anhydride and monomer using vacuum- pressure method with experimental cylinder. Maleic anhydride treated samples were heated in oven for 4 and 24 hours at 150 and 103ºC. For polymerization, methyl methacrylate monomer treated samples were heated in oven at 90ºC for 24 hours, consequently at 103ºC for the same time. Methyl methacrylate polymer coating formed on the cell wall, causing 22.57% improvement in the lateral stability under pressure parallel to grain. Highest value in modules of rupture, elasticity and hardness were measured in combined level with 24.13, 47.13 and 45.53% improvement compared with the control, respectively. Maleic anhydride in the presence of methyl methacrylate, with decreasing polarity of the wood and create a good distribution of the particle and the polymer, resulting in the cross linking formation and transmission of uniform tension that would lead to improved mechanical properties. Also, decay resistance was improved in all levels of modification, so that weight loss declined from 80.4% in control to 4.29% in combined level. Modified with maleic anhydride because of the wood composition change, reduction in moisture absorption ability of cell wall and bulking effect, and the presence of methyl methacrylate in the cell cavities as a physical barrier to the movement of fungi mycelium and moisture, were leading to improved decay resistance.