پایان نامه درباره چوب، ، اسید، سلول، هیدروکسیل، ابعادی، انیدرید، استیلاسیون

استالدئید، سولفات دیمتیل ،آلکیلکلراید و پروپیولاکتون است (حاجی حسنی، 1386). مکانیسم، عملکرد و روش تیمارکردن با هریک از مواد بالا متفاوت و وابسته به ساختار شیمیایی معرف ها میباشد(قاسمی و همکاران، 2010).
هدف از اصلاح برای ایجاد بهبود در مقاومت به پوسیدگی یا ثبات ابعادی ،کاهش جذب رطوبت و بهبود عملکرد آن در برابر پوسیدگی و غیره میباشد.(هیل ،2006)
1-2-15-حالتهای قرار‏‏‏گرفتن مونومر در سلولدر داخل دیواره سلولی منافذ بسیار ریزی وجود دارد. اگر مونومر در داخل دیواره نفوذ کند و سپس پلیمر شود باعث متورم شدن (واکشیده شدن) دیواره سلول شده و از همکشیدگی و واکشیدگی چوب اصلاح شده در اثر تماس با رطوبت جلوگیری می‌کند.
اگر منومر در داخل حفره سلول پلیمر شود، از آنجا که آب بسیار ریز (4 آنگسترم(Å4)) است، از کوچکترین منافذ خود را به دیواره سلول می‌رساند و نهایتاً باعث تغییر ابعاد چوب می شود (هیل ، 2006).
اگر ماده شیمیایی وارد دیواره سلول شود عملکرد بهتری در برابر پوسیدگی خواهد داشت، ولی اگر ماده حفاظتی فقط وارد سلول شود کارآیی خوبی نخواهد داشت. بهبود ثبات ابعادی چوب وقتی که ماده اصلاح کننده در درون حفره لومن قرار دارد یک بهبود دائمی نمیباشد، و در اثر مرور زمان این بهبود ثبات از بین می‏‏‏رود، ولی اگر بهبود در اثر وارد شدن ماده اصلاح کننده در درون دیواره سلولی باشد ثبات دائمی به دست خواهد آمد (هیل ، 2006).
شکل 7- حالتهای تثبیت ماده اصلاح¬کننده در چوبa ماده اصلاح کننده در داخل دیواره سلول قرار گرفته و باعث متورم شدن دیواره سلول شدهb ماده اصلاح کننده در داخل حفره لومن قرار گرفته و تغییری را در حجم دیواره سلول ایجاد نکردهc واکنشی بین چوب و ماده شیمیایی رخ نداده است.d واکنش بین یک گروه هیدروکسیل چوب و ماده شیمیایی رخ داده است.e تشکیل پیوند عرضی بین دو گروه هیدروکسسیل در اثر ماده شیمیایی رخ داده است.برای نشان دادن مقدار افزایش وزن در اثر وارد شدن ماده اصلاح کننده که جهت اصلاح چوب بکار رفته است ازپارامتر WPG استفاده می‌کنیم.
WPG= w2-w1w1×100معادله 1- درصد افزایش وزن (WPG)WPG: مقدار افزایش وزن چوب در اثر تثبیت ماده اصلاح کننده در داخل چوبW1: وزن نمونه‏‏‏های اصلاح شده قبل از اصلاحW2: وزن نمونه‏‏‏های اصلاح نشدهبرای نشان دادن مقدار افزایش حجم در اثر وارد شدن ماده اصلاح کننده که جهت اصلاح چوب بکار رفته است از پارامتر Vc استفاده می‌کنیم.
Vc = (Vmod – VunVun)×100معادله 2- درصد افزایش حجم در اثر اصلاح با ماده اصلاح کنندهVc: درصد افزایش حجمvmod: حجم چوب اصلاح شدهvun: حجم چوب اصلاح نشدهبرای اندازگیری میزان ثبات ابعادی چوی اصلاح شده از فرمول زیر استفاده می‏‏‏شود.
S% = Vws-VodVod×100معادله 3- سنجش ثبات ابعادی
S%: درصد واکشیدگیvws:حجم اشباع از آبvod:حجم نمونه های خشک شده در آونبرای اندازه‏‏‏گیری درصد بهبود ثبات ابعادی از فرمول ASE (Anti Shrinkage Efficiency) استفاده میشود. همچنین اگر در مخرج کسر بالا حجم خشک پس از اصلاح قرار داده شود به فرمول آن ASE´ گفته میشود.

ASE = [(SU-SM)SU]×100ASE´ = [(SU- ŚM)SU]×100معادله 4- درصد بهبود ثبات ابعاد( کارایی ضد‏‏‏همکشید‌گی)
ASE: درصد بهبود ثبات ابعاد( کارایی ضد‏‏‏همکشید‌گی)su: درصد واکشیدگی چوب اصلاح نشدهsm: درصد واکشیدگی چوب اصلاح شده Śm: درصد واکشیدگی چوب در اثر اصلاحشکل 8 – حالتهای ASEاگر بهبود ثبات ابعاد در اثر افزایش حجم باشد مقدار ASE´ صفر می‌شود یعنی ماده اصلاحکننده از طریق نفوذ در دیواره سلول فقط باعث حجیم شدن دیواره سلولی شده است.
اگر بهبود ثبات‏‏‏ابعادی با مکانیسمی غیر از حجیمکردن دیواره سلول، یعنی تشکیل پیوند عرضی حاصل شود مقدار ASE´ مثبت میشود، چون حجم چوب اصلاح شده کمتر از حجم چوب اصلاح نشده است.
اگر دیواره سلولی توسط ماده حفاظتی تخریب شود، مقدار ASE´ منفی می‌شود.
اگر ماده‏‏‏ای را وارد دیواره سلولی بکنیم تا باعث بهبود ثبات ابعادی شود ولی باعث تخریب دیواره سلولی شود مقدار بهبود ثبات ابعادی منفی می شود.
هنگامی‏‏‏که بین گروه‏‏‏های هیدروکسل در اثر ماده اصلاح کننده پیوند عرضی رخ می‏‏‏دهد، مقدار بهبود ثبات ابعادی مثبت می شود (هیل، 2006)
1-2-16-تاریخچه فرآیند استیلاسیوناستیلاسیون چوب اولین بار در آلمان توسط فوچس (1928) با استفاده از انیدرید استیک و سولفوریک اسید به عنوان کاتالیزور انجام شد. این پژوهشگر در مطالعات خود درصد افزایش وزن بیش از 40 درصد بدست آورد، این بدین معنی است که او ساختمان بلوری شکل سلولز را در فرآیند از بین برد.
سی داوتیسچ (1928) پودر راش و کاج را با استفاده از پیریدین یا دی متیل لاتیدین به عنوان کاتالیزور استیله کرد. درصد افزایش وزن بدست آمده 30 تا 35 درصد بعد از 15 تا 35 روز در 100 درجه سلسیوس بود. تارکو (1945) اولین بار کاربرد چوب استیله شده در آب را برای تثبیت چوب و عدم بالک شدگی شرح داد(راول، 2006).
1-2-17-استیلاسیوناستیله‏‏‏کردن یکی از روشهای پرکاربرد در زمینه اصلاح شیمیایی چوب میباشد. این فناوری نسبتاً نوین در اصلاح چوب و فرآوردههای چوبی مانند تخته خرده چوب و چوبپلاستیک مورد توجه قرارگرفته و پژوهشگران متعددی را به خود جلب کرده است. استیلهکردن از جمله واکنش های استری می‏‏‏باشد. و مبنای آن جایگزینی گروه‏‏‏های استیل با گروه‏‏‏های هیدروکسیلی بسپارهای سازنده دیواره سلولی میباشد (حاجحسنی و همکاران، 1386). سریعترین واکنش در برابر گروههای استیل را لیگنین میدهد. به طوریکه تقریباً تمامی هیدروکسیل توسط گروههای استیل جایگزین میشود. همچنین 25 % گروههای هیدروکسیل همیسلولز نیز جایگزین میشود. و عدم جایگزینی هیدروکسیل سلولز نیز دیده شده است (جایگزینی مقدارهیدروکسیل دردسترس درسطح منطقه آمورف) (راول، 2006). برای استیلهکردن از اسیدهای انیدرید و کربوکسیلیک استفاده میکنند. درجریان استیلهکردن ساختار شیمیایی الیاف تغییر مینماید. و با توجه به شدت فرآیند استیلاسیون میزان جذب رطوبت به شدت کاهش می یابد. واکنش انیدرید استیک با چوب سبب استری شدن گروه های هیدروکسیل در دسترس دیواره سلولی می‏‏‏شود. دراین واکنش یک محصول فرعی نیز تشکیل می‏‏‏شود که اسید استیک است و بایستی حذف شود. درحالیکه ذرات چوب و فیبرها به آسانی استیله می‏‏‏شوند اما استیلاسیون چوب ماسیو بسیار مشکل است. استیلاسیون واکنش افزایش تکی است به این مفهوم که یک گروه استیل بر روی یک گروه هیدروکسیل بدون هیچ پلیمریزاسیونی قرار می‏‏‏گیرد (مرادپورو ماستری، 1390).
شکل 9- واکنش بین انیدرید و چوببنابراین همه افزایش وزن در استیل می‏‏‏تواند به طور مستقیم به واحد های بلوک شدهی گروه‏‏‏های هیدروکسیل تبدیل شود. این مساله برای واکنش‏‏‏هایی که زنجیره پلیمر تشکیل شده صدق نمی_کند (برای مثال اپوکسید‏‏‏ها و ایزوسیانات که در این حالت افزایش وزن نمی‏‏‏تواند به واحدهای بلوک شده گروههای هیدروکسیل تبدیل شود).
1-2-18-دیگر مواد استیله کنندهاسید کربوکسیلیک- اسید کلریدریک – گاز کتن
واکنش اسیدهاي کربوکسیلیک با چوب مانند واکنش انیدرید معمولی می باشد، ولی به علت بار الکتریکی مثبت کم کربن اسیل در اسید کربوکسیلیک در مقایسه با انیدرید‏‏‏ها واکنش به مقدار زیاد کاهش پیدا می‏‏‏کند. براي این منظور از یک کاتالیست اسید اغلب براي ارتقاء واکنش استفاده می‏‏‏شود. بنابراین درمطالعه واکنش اسید کربوکسیلیک با چوب، تریفلورور استیک اسید(TFA) به عنوان کاتالیست استفاده می شود (هیل ، 2006).
شکل 10- کاتالیست اسید در واکنش چوب با اسید کربوکسیلیکچوب می تواند با اسید کلرید استري شود و کلرید هیدروژن نیز آزاد می کند.
شکل 11- واکنش چوب با کلرید اسیداز اسید استیک هم برای استیله کردن می‏‏‏توان استفاده نمود، اما سرعت واکنش کم است و نیاز به کاتالیزور دارد. اسیدکلریدریک هم دارای محصول جانبی است و باعث تخریب دیواره سلولی می‏‏‏شود. اما واکنش چوب با اسید کربوکسیلیک هیچ محصول جانبی ندارد (هیل ، 2006)
در واکنش چوب با انیدریداستیک در مرحله واکنش، اسیداستیک به عنوان محصول جانبی تولید می‏‏‏شود. که باید از چوب خارج شود، براي این منظور گاز کتن براي استیلاسیون مورد مطالعه قرار گرفت. کتن براي واکنش با چوب توسط پیرولیز دیکتن تولید می‌شود. در‏‏‏صورتی که چوب مرطوب نباشد اسید استیک تولید نمی‏‏‏شود. کتن مشکلاتی از قبیل سمی بودن شدید و قابلیت اشتعال را دارد و تجاری نیست (هیل ، 2006).
شکل 12- a) استیلاسیون چوب با گاز کتن b) استیلاسیون چوب با دی‌کتناز انیدریدهای حلقوی نیز برای اصلاح چوب استفاده میکنند و در اثر واکنش این انیدریدها با چوب(اتصال کوالانسی) محصول جانبی ایجاد نمی‏‏‏شود. مالئیک‏‏‏انیدرید یک انیدرید حلقوی است که دارای پیوند دوگانه می‏‏‏باشد و در اثر اتصال با چوب پیوند >

متن کامل در سایت homatez.com