9315تابستان ، 2، شماره هفتمع چوب و كاغذ ايران، سال مجله صناي

391

و مکانیکی و مکانیکی بر خواص فیزیکیبر خواص فیزیکی MMAAPPPP کنندهکننده سازگارسازگارو و رسرس نانونانوذرات ذرات تأثیرتأثیر

پروپیلنپروپیلناز کاغذ باطله / پلیاز کاغذ باطله / پلی شدهشده ساختهساختهچندسازه چندسازه

چکیده

و فیزیکا هاا ‏ویژاا بار کنناد سااگاار و رس نانو ذرات مقدار اثر پژوهش، این در تحریار باطلا کاغا الیاا و پروپیلن‏پل اگ حاصل پالستیک ‏چوب چندساگ مکانیک

وگن ‏نسبت با پروپیلن‏پل و باطل کاغ الیا منظور، این برا . ارفت قرار موردبررس در) سااگاارکنند و( درصاد 4 و 2 ،5 سطح س در) رس نانو ذرات همرا ب درصد، 05 و ااراد ‏ساانت درج 500 دما در داخل کن مخلوط دستگا در( درصد 3 و 5 سطح دو

داد نشاا نتایج. اردید تهی تزریق روش‏ب ها‏نمون و مخلوط دقیق رد دور ۰5 سرعت. اسات یافت بهبود کنند ساگاار حضور در چندساگ مکانیک و فیزیک ها ‏مقاومت ک

آب، جا ب خاوا آ ساطو افازایش و رس ناانو ذرات مقادار افازود با همچنین و خمشا الستیسایت ا مادو و کششا و خمشا ها ‏مقاومت ضخامت، واکشیدا دساتخوش هاا، نمونا ضرب ب مقاومت ک درصورت است بهبودیافت چندساگ کشش ایکا اشاع پاراش روش با چندساگ ساختار مطالعات همچنین. است شد کاهش افازایش با و بود ا الی بین نوع اگ پلیمر درگمین رس نانو ذرات توگیع ک داد نشا .است یافت افزایش ها الی بین فاصل رس نانو ذرات مقدار

کنناد ، سااگاار مکانیک ، و فیزیک خوا رس، نانو باطل ، کاغ : يکلید واژگان

.پالستیک چوب چندساگ

1محدثه کرامتی

*2بابک نصرتی ششکل

3رحیم محبّی گرگري

4مجید عبدوس

و چوب صنایع و علوم ارو ارشد کارشناس دانشجو 5 گابل دانشگا طبیع ، ابعمن دانشکد کاغ ،

2 منابع دانشکد کاغ ، و چوب صنایع و علوم ارو استادیار

گابل دانشگا طبیع ،

3 منابع دانشکد کاغ ، و چوب صنایع و علوم ارو مرب

گابل دانشگا طبیع ،

دانشگا شیم ، مستقل دانشکد شیم ، ارو استاد 4 امیرکبیر

مسئو مکاتبات: nosrati.babak@uoz.ac.ir

51/55/13تاریخ دریافت: 23/50/14 تاریخ پ یرش:

مقدمهمحیطی در چند دهه اخیر، های زيستگیری بحراناوج

قرار بنیان منابع زيستی جهان را در معرض خطرات جدی

ها در راستای نیل تاين اوضاع تمام دول در. [9] است داده

جهشت ، به توسعه پايدار به فراخور دانش و فنشاوری خشود

، برداشششت زيسششت محششی مهششار كششردن خسششارات وارده بششه

هشا و منشابع یعیعشی و كاسشتن از جشم رويه از جنگشل بی

انشششد. از اقشششدام كشششرده محیطشششیزيسشششتهشششای آلشششودگی

هشا و زباله ضايعاتمسائل در اين عرصه، برانگیزترين چال

زيشادی هشای تالش اخیر هایسال در كهنحویبه ،باشندیم

بر پايه استفاده از ضشايعات چندسازه مواد ساخت جهت در

صشورت گرفتشه الیاف یعیعشی ازجمله پذير تجديدو منابع

چشوب چندسشازه محصشوتت، يكی از انواع ايشن [.2] است

گشروه ،چشوب پالسشتیك هشای چندسشازه . اسشت پالستیك

اخیر با توجه بشه سالیان یی در كه ستنده مواد از جديدی

هشای زيسشتی تغییرات اجتماعی و اقتصادی، كاربرد فناوری

مناسب، رشد سريع جمعیشت و تااضشای جهشانی پیرامشون

بخ نیز و محااان از بسیاری موردتوجهمحصوتت چوبی

...مكانیكی و فیزيكی خواص بر MAPP كننده سازگار و رس نانو ذرات تأثیر

391

است و دستاوردهای جديدی گرفته قرار صنعت از ایعمده

تولید و نوآوری در یرا ی محصول فرايند را از جنعه نحوه

محدوده ها،اين چندسازه ساخت در. داشته است دنعال به

پشروپیلن، پلشی قعیشل از گرمشانرم پلیمرهشای از وسشیعی

بشه اسشتر پلشی و اسشتايرن پلشی ،كلرايد وينیل پلی اتیلن، پلی

و كششاورزی پسشماندهای يشا لیگنوسشلولزی مشواد همشراه

ماشوا، كشارتن، كاغذ، ست،پو ،اره خاک ،چوب آردصنعتی )

كنف كتان، برنج، كل و كاه بری،چوب ها كارخانه ضايعات

هشای . يكشی از راهكشار [3] گیرنشد می قرار مورداستفاده...( و

تاويت اين مواد با الیشاف ،های گرمانرمبهعود خواص پلیمر

ديگشر بشا ماايسشه در( یعیعی) های كننده تاويت .[4] است

-پركننده و شیشه الیاف مانند خود رقیب های كننده تاويت

-كشم دانسیته ازجمله فراوانی هایدارای مزيت معدنی های

سشهولت و تشر كشم نسعی ساي مدول باتتر، و مااومت تر،

در ایگسشترده یشور بشه ضشمنا بشوده و الیشاف سطح اصالح

[.5باشند ]می دسترس

كاغشذ و عدم توجه بشه اسشتفاده مجشدد از در اين میان

هشای ششهری را ششامل از زبالشه توجهی قابلدرصد ماوا كه

باعششه هششدر رفششت سششرمايه ملششی و تخريششب شششود، مششی

بنشابراين اسشتفاده از ؛ شودمی یعیمنابع یعزيست و محی

كاه جم ضايعات و های بایله و بازيافتی منجر به كاغذ

و تعديل اين ضايعات به موادی یطیمح ستيزهای آلودگی

[.6شود ]بات می افزوده ارزشبا كاربردها و

ولیششه ا تششوان بیششان كششرد كششه مششواد مششی یششوركلی بششه

جهت تهیه كاغشذهای كارگیری بههای و روش مورداستفاده

كشه در تهیشه كاغشذ یوریبه استبایله و بازيافتی متفاوت

ششود و در روزنامه عمدتا از خمیشر مكشانیكی اسشتفاده مشی

كاغذ روزنامه صورت استفاده از خمیر شیمیايی در ساختار

91و داكثر تشا میشزان شده پاتي از خمیر شیمیايی كم

كشه مشواد است الی درشود. اين درصد استفاده می 95تا

در تهیشه كاغشذ چشا و تحريشر، خمیشر مورداستفادهاولیه

درصشد 91شیمیايی و در مواردی خمیر مكانیكی تا میزان

تركیشب . ولی نكته ائز اهمیت اين است كشه عمشده است

چند%( كاغذهای چا و تحرير خمیر شیمیايی 11)باتی

كه فرايند پشاتي بشا ايجشاد نحویپاتي شده است به بار

تغییر در ساختار ديواره سلولی باعه افزاي سطح الیشاف،

افششزاي قششدرت و تعششداد پیونششد بششین الیششاف، افششزاي

. گرددتر الیاف میپذيری منظمپذيری الیاف و شكل انعطاف

باعشه اصشالح سشطح تنهشا نشه آوری لذا اين پاتي و عمل

شود بلكه بهعود چسعندگی بین الیاف و استحكام الیاف می

گشردد. سطح الیشاف و مشاتريپ پلیمشری را نیشز باعشه مشی

سلولزها و لیگنشین پخت شیمیايی، همی دلیل بههمچنین

تشر ششده و الیاف كشم -و پیوندهای الیاف شده ذفاز الیاف

شششوند. هششا قششادر بششه آرايشش مجششدد مششیفیعريششل جششهدرنتی

ها در جهت نیروی كشششی آرايش كه اين فیعريلیوری به

اشال بهتشر تشن بشه مشاتريپ پلیمشر يابند و موجب انتمی

تیمار شیمیايی، قطشر فیعرهشا درنتیجۀشوند. همچنین می

يابد. افشزاي نسشعت ها افزاي میكاه و نسعت ابعاد آن

فیعرها باعه توسعه منطاه سطحی تمشاس بشا یول به قطر

الیشاف ششده كشه موجشب -پلیمر و بهعود چسعندگی پلیمشر

یشور خالصشه تیمشار ششود. بشه بهعود خواص مكشانیكی مشی

سشلولزها و ديگشر واسطه ذف لیگنشین، همشی شیمیايی به

مواد محلول روی سطح الیشاف و همچنشین دفیعشره كشردن

ي سشطح مششترک الیشاف و الیاف منجر به نرم شدن، افزا

، 7] شودكن و اختالط بهتر اجزاء میای، برهمماده زمینه

8 ،1.]

چوب پالستیك عالوه بشر مصشارف و مزايشای چندسازه

تشوان بشه می ازجملهباشند كه فراوان دارای معايعی نیز می

بنابراين ؛عدم سازگاری فاز یعیعی و فاز پلیمری اشاره كرد

، كننشده سشازگار عنشوان بهمل شیمیايی با استفاده از يك عا

بشین ايشن دو فشاز، سشطوح مشثثر عالوه بر برقشراری اتصشال

يابششد. میششزان اثرگششذاری عامششل مشششترک نیششز افششزاي مششی

عواملی چون نوع الیاف، تأثیرتحت كننده سازگارشیمیايی

ماده پلیمری، روش تولید، نسعت وزنی الیشاف بشه پلیمشر و

نتشايج [. 99، 91] اسشت كننشده سشازگار میزان و نوع ماده

بششا شششده تاويششتمالئیشك اثششر اسششتفاده از انیدريششد بررسشی

پروپیلن گرافت شده با انیدريشد مالئیشك( )پلی پروپیلن پلی

ن او همكششار Rajتوسشش در چندسششازه چششوب پالسششتیك

وزن و مالئیشك انیدريشد ماشدار كشه داد نششان ( 9111)

مشواد اين ثرپذيریا و تعیین در مهم مثلفه دو آن مولكولی

پروپیلنشی پلشی انیدريد مالئیشك وجودهمچنین .باشندمی

بلكشه آوردمشی وجود به را داخلی شیمیايی واكن تنها نه

در نیشز تر قوی اتصاتت آمدن وجود به موجب است ممكن

پشروپیلن بشا پلشی شده يتتاوانیدريد مالئیك از هاچندسازه

9315تابستان ، 2، شماره هفتمع چوب و كاغذ ايران، سال مجله صناي

391

عنشوان بشه مالئیشك( پروپیلن گرافت شده بشا انیدريشد )پلی

محااششان مختلفششی توسشش چندسششازه در كننششده سششازگار

و ‏Adhikary(، 9311و همكشششاران ) Taheriجملشششه مشششن

(2118و همكشششششاران )‏Dang‏( و2118همكشششششاران )

هشا كه نتايج بررسشی یوریبه ؛است گرفته قرار موردبررسی

در تركیشب كننشده سشازگار افزودن اكی از آن است كه با

داری در خواص مكانیكی و فیزيكشی عود معنیچندسازه، به

.[95، 94، 93شود ]ايجاد می

چندسششازه و تاويششت خششواص اصششالح منظششوربششهاخیششرا

ششود، اسشتفاده مشی متریهای نانواز پركننده اغلب پلیمری

هاپركنندهاين دسته از با شده يتتاوچندسازه كهیوریبه

خود تری ازخواص مطلوب چندسازه معمولی با ماايسه در

و موضشوع اهمیت به توجه با بنابراين؛ [96] دهندمی نشان

اسشتفاده از ذرات نشانو در سشاختار سشوی به جهانی رويكرد

راستای در بسیاری مطالعات اخیر هایسال در ها،چندسازه

ايشن كشاربردی توسشعه و هشا نانو چندسازهخواص شناسايی

نششانو . [97] اسششت گرفتششه شششكل هششاچندسششازه از گششروه

پلیمری هایاز چندسازه جديدی یعاه درواقع ها چندسازه

ابعشاد بشا ذرات هشا سشاختار آن در كشه دهنشد می تشكیل را

نانو ذرات اين ازجملهد. نگیرمی قرار مورداستفاده مترینانو

ابعشاد بشه علشت ايشن ذرات كشرد. اشاره نانو رس به توانمی

هشا، ركننشده پ ساير با ماايسه در بات ضريب ظاهری و خاص

هشای چندسازه خواص بهعود موجب اندک ماادير بسیار در

( 2119و همكشاران ) Wang[. 98 ،97گردنشد ] پلیمری می

تشأثیر كشه داششتند در نتايج اصل از تحایاات خود اظهار

بشه هشا چندسازه خصوصیات بر نانو رس استفاده از پركننده

راكنشده پ كیفیت و مادار نوع، ظاهری، ضريب اندازه، ،شكل

بسشتگی اتصشال سشطح در هشا آن چسعندگی و ذرات شدن

ذرات انشدک ماشادير كه افزودن كردند بیان همچنین .دارد

در ابعادی ثعات و مكانیكی خواص بهعود موجعات نانو رس

Tabarsa و Zahedi.[96د ]سشاز مشی فشراهم را هشا چندسازه

(2193،) Kord (2191) و Wang ( نیز 2116همكاران ) و

را نششانو رسذرات بششا شششده تاويششت هششایچندسششازهخشواص

ايشن رسشیدند كشه نتیجشه ايشن به و قراردادند موردمطالعه

و ایتيشه تيشه سشاختارهای تششكیل بشه علشت هشا پركننده

پلیمشری در ماتريپ ذرات بهتر پراكن موجب ایتيه بین

خشواص فیزيكشی و مكشانیكی چندسشازه را يتدرنها و شده

كشه نحشوی به ؛دهند یم افزاي به ضربه مااومت یاستثنا به

، موجشب تعشعیف ذرات نشانو مجشاز از از شد بشی استفاده

و Sanadi[. 21، 91، 97شششود ]هششا مششیچندسششازهخششواص

Young (9114 بششا بررسششی خششواص مكششانیكی چندسششازه )

سازگار كنندهپروپیلن و اصل از كاغذ بایله بازيافتی، پلی

MAPP د كشه بشا افشزاي درصشد در نتايج خود اعالم كردن

های مكانیكی نیز افزاي يافته است مااومت سازگار كننده

[29.] Wood hams در 9119و همكششششاران در سششششال

دانشكده مهندسی شیمی دانششگاه تورنتشو كانشادا از الیشاف

اتشیلن پشروپیلن و پلشی منظشور تاويشت پلشی كاغذ روزنامه به

د الیشاف كاغشذ افزاي درصش كه استفاده نمودند و دريافتند

[.4دهشششد ]هشششای مكشششانیكی را افشششزاي مشششی مااومشششت

Mehrabzadeh وFarahmand منظششوربششه 2119در سششال

پروپیلن بازيشافتی و كاغشذ ، از مخلوط پلیچندسازهساخت

روزنامه استفاده كردند و در نتايج خشود اعشالم كردنشد كشه

اسشتحكام و مشدول كشششی بشا جملشه منخواص مكانیكی

درصد افزاي يافته اسشت 41د الیاف كاغذ تا افزاي درص

(، 2115و همكشششششششاران ) Shakeri. همچنشششششششین [22]

Dosthoseeini ( در نتششايج تحایاششاتی 2113و همكششاران )

مشابه اعالم كردند كه استفاده از كاغشذ بایلشه در تركیشب

پركننده باعه بهعود مااومشت كشششی، صورت بهچندسازه

لی مااومت به ضشربه را خمشی و مدول اتستیسیته شده و

Enayati( و 2193) Rangavar[. 24، 23] دهشد میكاه

( در پژوهشششی اثششر اسششتفاده از كاغششذ 2117) hoseinaeiو

اسكناس بایله در تركیب چندسازه چشوبی منفشی ارزيشابی

كردند و اعالم داشتند كه افشزاي درصشد كاغشذ اسشكناس

هشای كشاه مااومشت بشه منجربایله در تركیب چندسازه

[.26، 25گردد ]خمشی و چسعندگی درونی می

یعیعششی و مسششائل بنششابراين بششا توجششه بششه كمعششود منششابع

پشذيری اهمیت تاويت و افزاي انعطاف پیشرومحیطی زيست

ها و لشزوم اسشتفاده از مشواد سشلولزی و لیگنوسشلولزی فرآورده

بازيشافتی در راسشتای توسششعه پايشدار و فشش منشابع یعیعششی،

محیطی و كمك بشه های زيستاز تخريب و آلودگیجلوگیری

ششود. لشذا در ايشن ا سشاس مشی ازپشی بشی اقتصاد كشور،

نشانو اسشتفاده از ذرات تشأثیر پژوه بر آن شديم تا به ارزيابی

بششا شششده تاويششتانیدريششد مالئیششك كننششده سششازگارو رس

بشر پروپیلن گرافت شده با انیدريشد مالئیشك( )پلی پروپیلن پلی

چششوب پالسششتیك چندسششازه مكششانیكی و فیزيكششی خششواص

پروپیلن بپردازيم.از الیاف كاغذ بایله و پلی شده ساخته

...مكانیكی و فیزيكی خواص بر MAPP كننده سازگار و رس نانو ذرات تأثیر

391

هامواد و روش مواد

پششروپیلن محصششول شششركت در ايششن پششژوه ، از پلششی

و min91 /gr6پتروشیمی تعريز بشا درجشه جريشان مشذاب

درجۀ رارت ،161SIنار تعريز با گريد نام اختصاصی پلی به

1/1كیلوگرم و چگالی 964/2، وزن گراددرجه سانتی 911

و از عنشوان مشاتريپ پلیمشری بشه متر مكعبگرم بر سانتی

عنشوان از دانشگاه زابل به شده یهتهالیاف كاغذ بایله اداری

جفشت یشك مالئ یدريشد انفاز یعیعی استفاده شد. همچنین

حصشول م PP-G 101نشام تجشاری بشا پشروپیلن شده با پلشی

فهان( با ششاخ جريشان میا جاويد سپاهان )اصشركت كی

درصششد مالئیششك انیدريششد پیونششد 4و min91/gr91مششذاب

عنشوان بهمتر مكعب گرم بر سانتی 845/1خورده با چگالی

توسش ششركت تولیدششده رس نانوو ذرات كننده سازگار

Southern-clay كشور آمريكا با نام تجاری كلوزيتA 95 ،

گشرم بشر 66/9نشانومتر، چگشالی 95/3هشا فاصله بین تيشه

و غلظشت 92M2HT كننشده اصالحمتر مكعب و ماده سانتی

عنشششوان پركننشششده و بشششه meq/100g925كننشششده اصشششالح

قرار گرفت. مورداستفاده كننده تاويت

هاروش

فرایند تهیه الیاف

توسش ششده تهیههای بایله گرم از كاغذ 3111 دود

بلندی تعديل ای باريك وهدستگاه خردكن اداری به رشته

ور گرديششد. سششاعت غویششه 48 مششدت بششهلیتششر آب 11و در

همراه بهمنظور جداسازی الیاف، كاغذهای مذكور سپپ به

دقیاشه هشم 91-95 مشدت بهلیتر آب در دستگاه همزن 2

تشا در زده شد. در مر له بعد الیاف از صافی ععور داده شد

مشدت بشه الیشاف د امكان آب از الیاف خارج شود. سپپ

سششاعت در آون 24 مششدت بششهسششاعت در هششوای آزاد و 24

كشامال خششك گشراد درجه سشانتی 75تحت دمای رارتی

شد.

هاي آزمونیفرایند اختالط مواد و ساخت نمونه

كشن داخلشی مخلوطدستگاه اختالط مواد با استفاده از

كشور GMBHشركت كولین مدل دو مارپیچه ناهمسوگرد

ژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ايران تحت دمشای در پ، آلمان

دور در دقیاشه انجشام 61و سشرعت گراد درجه سانتی 955

(. پشپ از اخشتالط مشواد، مخلشوط خروجشی 9شد )جدول

ششكل از دسشتگاه پشپ از سشرد ششدن توسش آسشیاب بی

‏WG-LS 211/211 مشدل WIESERششركت صنعتی نیمه

تزريای یریگقالب دستگاه به و آسیابآلمان ساخت كشور

سشاخت ششركت ايمشن ماششین PAYAمدل صنعتی یمهن

هششای آزمششونی منتاششل شششد. دسششتگاه جهششت تهیششه نمونششه

مششذاب را تحششت گیششری پششپ از ذوب مجششدد، مششاده قالششب

bar 991، فشار تزريق ºC 23دمای قالب شرايطی خاص )

هشايی ( به درون قالشب ثانیه 21تر از و زمان دوره تزريق كم

آزمشونی مطشابق اسشتانداردهای هشای نمونشه تزريق نموده و

هرگونشه ها قعل از انجشام نمونه يتدرنها نظر تهیه شد.مورد

گشراد درجه سانتی 23آزمون، در محی كلیماتیزه با دمای

سششاعت مطششابق بششا 41 بششه مششدت% 51و ریوبششت نسششعی

قرار داده شدند. D618-99نامه آيین ASTMاستاندارد

9چندسازه اصلهدهنده تركیعات مختلف تشكیل درصد وزنی اجزای -3جدول

نانو رس سازگار كننده روپیلنپلیپ باطله كاغذ تركیب مواد

1 1 51 51 پروپیلن+ پلی كاغذ بایله

2 1 48 51 نانو رس+ پروپیلن پلیكاغذ بایله +

4 1 46 51 نانو رس+ پروپیلن پلیكاغذ بایله +

1 3 47 51 ار كنندهسازگ+ پروپیلن+ پلی كاغذ بایله

2 3 45 51 نانو رس+ سازگار كننده+ پروپیلن پلیكاغذ بایله +

4 3 43 51 نانو رس+ سازگار كننده+ پروپیلن پلیكاغذ بایله +

1- Dimethyl, dehydrogenated tallow, quaternary ammonium.

9315تابستان ، 2، شماره هفتمع چوب و كاغذ ايران، سال مجله صناي

391

هاویژگیگیري اندازه

خواص مکانیکی

نظیششر ،چندسششازهگیششری خششواص مكششانیكی انششدازه

ترتیششب بششهبششا چهششار تكششرار آزمششون كششش و خمشش

اسشششتاندارد 711Dو 638D هشششاینامشششهمطشششابق آئشششین

ASTM 2 و 5 بارگششذاری هششایسششرعتبششا ترتیششب بششه

دل مشش HOUNSمتششر بششر دقیاششه توسشش دسششتگاه میلششی

H-25-KS .آزمششون مااومششت بششه همچنششین انجششام شششد

اسششتاندارد 256Dنامششه دار نیششز مطششابق آئششینضششربه فششا

ASTM با استفاده از دستگاهIZOD .صورت گرفت

واص فیزیکیخ

گیری خواص جشذب آب و واكششیدگی ضشخامت اندازه

مطشابق ساعت نیشز بشا چهشار تكشرار 24و 2یی چندسازه

بشدين انجام گرديد. 7139Dنامه و آئین ASTMاستاندارد

و تهیشه مترمیلی 81×91×4 ابعاد هايی باابتدا نمونه منظور

گراد خششك درجه سانتی 81 دمای در ساعت 24 مدت به

هشا آن ابعشاد و توزين بالفاصله شده خشك هاینمونه. شدند

و 2از ها پشپ وزن و ضخامت نمونه پپس شد. گیریاندازه

معمشولی دمشای و تحت ماطر آب وری درساعت غویه 24

تشوزين بشرای . شد گیریگراد( اندازهدرجه سانتی 23اتا )

بشرای و گشرم 119/1 دقشت بشا ديجیتال ترازوی از هانمونه

119/1دقشت بشا میكرومتر از هانمونه ضخامت گیریاندازه

.گرديد استفاده مترمیلی

شناسیریخت

هشا آن درونشی سشاختار و هشا چندسشازه خشواص بشین

هشر كشه خشواص یشوری دارد بشه وجود نزديكی همعستگی

بشه نیشز آن و كننشده تيتاو ماده و پلیمر نوع به چندسازه

پلیمری بسشتگی مر له با هاآن اتصال نحوه و ذرات آراي

منظور مطالعه مورفولشویی سشطوح شكسشت، از بهلذا دارد.

آزمون خم تصاويری توسش ها درماایع شكست نمونه

مششدل (SEMمیكروسششكو الكترونششی پويشششی ) دسششتگاه

E M3200 ساخت شركت ،KYKY كشور چشین بشا ولتشای

شد. تهیهبرابر 75111 نمايیكیلوولت و بزرگ 25

نشششششوع سشششششاختار جهشششششت تعیشششششینهمچنشششششین

ای( ، بششین تيششه یا هيششت هيششتكريسششتالوگرافی )سششاختار

و نحشششوه پلیمشششری نشششانو چندسشششازهدر نشششانو رسذرات

زمینشششه مشششاتريپ در نشششانو ذراتپشششراكن توزيشششع و

(XRD) از آزمشششون پشششراش اششششعه ايكشششپ ،پلیمشششری

در λ مشوج یشول كشه یشی آن پرتشوی بشا اسشتفاده گرديشد

شششد. سششپپ بششا بششه جسششم تابانششده زوايششای مختلششف

منحنشی ششده، تابانشده اششعه پشراكن گیری میزان اندازه

در كشه ترسشیم ششد θ2زاويشه بر سشب پشراكن ششدت

ایتيشه بشین فواصشل بشا هشايی متناسشب قله معینی زوايای

منظششور محاسششعه فواصششل گرديششد. بششه مشششاهده منحنششی در

براگ استفاده شد: معادلههای سیلیكاتی از بین تيه

‏ (9)

Xپرتششو مششوج یششول λتششاب ، زاويششه θ آن كششه در

9 عشدد nو رس خشاک ایتيشه بشین فاصشله d، شده تابیده

Xاشعه ايكپ توس دسشتگاه مشدل ر اين تحایقد است.

Pert MPD تشعشع با ؛ساخت شركت فیلیپپ كشور هلند

درجشه 12/1 گشام ،nm 954/1= λ موج یول، Co kαتمپ

( در θ2زاويشه پشراش ) درجه بر دقیاشه و 9بر ثانیه، سرعت

.درجه انجام شد 9-92دامنه

هاآماري داده وتحلیل تجزیه اسشتفاده با SPSS افزار نرمبررسی توس اين های داده

تصششادفی كششامال یششرح در قالششب فاكتوريششل آزمششون از

داری تیمارها در سطح معنی در صورت و شد وتحلیل يهتجز

از با اسشتفاده ها میانگین بین اختالف درصد، 15ایمینان

.بررسی شد دانكن یا چند دامنه آزمون

و بحث نتایج

خواص فیزیکی

3شود، با افزودن مشاهده می 9یور كه در شكل همان

به 1از رس نانوذرات و افزاي مادار كننده سازگاردرصد

مدت كوتاهدرصد میزان جذب آب و واكشیدگی ضخامت 4

تشرين ماشدار كه كشم ورییها بهعود يافته است. بهچندسازه

و كننشده سازگاردرصد 3جذب آب مربوط به تیمار اوی

سشاعت برابشر بشا 24و 2هشای )در زمشان رس نانودرصد 4

تشرين میشزان ايشن كمیشت درصد( و بی 781/3و 751/3

)در كننشده سشازگار و رس نشانو ذرات مربوط به نمونه فاقد

...مكانیكی و فیزيكی خواص بر MAPP كننده سازگار و رس نانو ذرات تأثیر

391

درصشد( 921/5و 161/4ساعت برابر بشا 24و 2های زمان

ترين میزان واكشیدگی ضخامت در هشر . همچنین كماست

سشازگار درصشد 3ساعت در تیمشار دارای 24و 2دو زمان

73/1و 43/1برابششر بششا رس نششانوذرات درصششد 4و كننششده

ترين میزان اين كمیت نیشز مربشوط بشه و بی استدرصد

57/9با ماشادير كننده سازگارو رس نانوذرات نمونه بدون

ايششن سششاعت اسششت. 24و 2هششای درصششد در زمششان 61/9 و

و از آرد ششده ساختههای چندسازه نتايجنتايج، در قیاس با

.است قعول قابلچوب الیاف

آزاد در OHهششای الیششاف كاغششذ ضششمن افششزاي گششروه

دسترس، باعشه تششكیل پیونشدهای هیشدروینی و افشزاي

در گشردد. مشی جذب آب و واكشیدگی ضشخامت چندسشازه

سشعب افشزاي كننشده سشازگار مشاده اين میان استفاده از

هشای هیدروكسشیل آزاد الیشاف های استری بین گروهپیوند

ششده MAPP كننده سازگارچوب و بخ انیدريد مالئیك

واسششطه افششزاي را بششه و سششازگاری بششین دو فششاز چندسششازه

بهعشود گريز آبو پالستیك دوست آباتصاتت میان الیاف

با بهعود اتصاتت سشطح كننده سازگار. همچنین بخشدمی

های اتصال الیاف و ماتريپ پلیمری باعه بلوكه شدن گروه

مشاده ععشارتی بشه ششود. هیدروكسیل آزاد الیاف چوب مشی

دوسشت آب OHهشای وسیله پیوند با گشروه به كننده سازگار

های استری عشالوه بشر شذف مواد سلولزی و تشكیل گروه

و آزاد، خاصشیت دسشترس قابشل دوسشت آب OHهشای گروه

، 31، 96كنشد ] تعديل می گريزی آبالیاف را به دوستی آب

39.]

نیشز رس نشانو ذرات ماشدار افشزاي بشا از یرفی ديگشر

ضششششخامت واكشششششیدگی و آب جششششذب ،%4 بششششه %1 از

نششانوذرات . يابششدمششی كششاه چششوب پالسششتیك چندسششازه

باعششه تشششكیل پوششش و فششیلم نششازكی از عناصششر رس

ششود مشی دوسشت آببر روی سشطح الیشاف كاغشذ گريز آب

جششذب آب توسشش الیششاف پوششش يافتششه درنتیجششهو

نفوذناپشذيری خاصشیت دلیشل ايشن امشر يابشد. كشاه مشی

درون بشششه آب نفشششوذ از و ممانعشششت رس نشششانو ذرات

سششه منظششور ايششن كششه بششرای اسششت پلیمششری مششاتريپ

بششا مششرتع اول مكانیسششم: دارد وجششود مختلششف مكانیسششم

ويژگششی ايششن كششه اسششت رس سششطح گريششز آب یعیعششت

دوم مكانیسشم .ششود مشی ریوبشت ششدن غیرفعشال موجب

سششیلیكاتی هششایتيششه كششه اسششت ويژگششی ايششن بششه مششرتع

باعششه بششات، ظششاهری ضششريب داشششتن دلیششل بششه رس ذرات

هشا مولكشول ععشور مسشیر ششدن وخشم پشرپی و تشر یوتنی

بششه موجششب امششر ايششن كششه شششوند،مششی پلیمششری زمینششه در

. ششود مشی چندسشازه داخشل بشه آب نفشوذ انشداختن تعويق

نشانو كشه دارد دتلشت موضشوع ايشن بشر نیشز سوم مكانیسم

موجشب ،زنشی جوانشه خاصشیت داششتن علشت به رس ذرات

ايشن ششوند كشه مشی چندسشازه در بلشوری سشاختار تشكیل

آب و جشذب رونششد كشاه باعششه خشود نوبششه بشه نیششز امشر

و Kord [.26، 95]ششششود واكششششیدگی ضشششخامت مشششی

، 2191، كششششششرد 2111كششششششرد ،2199همكششششششاران

Alexandre ( 2116و همكشششششششششششاران) وBharadwaj و

بشا كشه ( نیشز یشی تحایاشی دريافتنشد 2112همكشاران )

ماشادير ، چندسشازه بشه رس نشانو ذرات نمشودن اضشافه

يابششد كششاه مششی ضششخامت واكشششیدگی و آب جششذب

[97 ،98 ،31 ،39 ،32.]

خواص مکانیکی

ششود بشا افشزاي مشاهده می 2یور كه در شكل همان

هشای خمششی و درصشد مااومشت 4بشه 1از رس ذرات نانو

كششی و مدول اتستیسیته خمششی و كشششی چندسشازه

مااومت به ضربه كه در الیچوب پالستیك افزاي يافته،

سشازگار دار كاه يافته است. همچنین با اضافه كردن فا

ماايسشه . اسشت ی افزاي يافتشه های مكانیكمااومت كننده

دهششد كششه بششاتترين بششین تیمارهششای مختلششف نشششان مششی

درصشد 3ها مربوط به تیمارهای شاوی ها و مدول مااومت

)مااومششت و مششدول نششانو رسدرصششد 4و سششازگار كننششده

، مااومششت و مششدول مگششا پاسششكال 4985، 14/41 یخمششش

تشرين ماشدار ( و كممگا پاسكال 33/5489، 13/41كششی

سازگار كننشده های فاقد ها و مدول مربوط به تیمار مااومت

مگشا 2755، 81/34)مااومت و مشدول خمششی نانو رسو

مگشا 66/3247، 35/91، مااومت و مدول كشششی پاسكال

ترين مادار مااومت به ضربه . همچنین بی است( پاسكال

نشانو و فاقشد سازگار كننشده درصد 3مربوط به تیمار اوی

ترين میزان اين كمیت مربوط بشه درصد( و كم 61/1) رس

37/1) سازگار كنندهو فاقد نانو رسدرصد 4تیمار اوی

.استدرصد(

9315تابستان ، 2، شماره هفتمع چوب و كاغذ ايران، سال مجله صناي

399

پروپیلنچندسازه اصل از الیاف كاغذ بایله / پلی مدت كوتاهآب و واكشیدگی ضخامت برجذب رس نانوو كننده سازگارمادار تأثیر -3شکل

ط با افشزاي مااومشت و مشدول از یرفی ديگر در ارتعا

هشای در ماايسشه بشا نمونشه نانو رسهای اوی ذرات نمونه

انشدازه توان اسشتنعاط كشرد كشه گونه میفاقد اين ذرات اين

نشانو و نسعت باتی سطح به جشم نانو رسمتفاوت ذرات

كننشدگی ذرات با مواد آلی باعه افزاي قابلیت تاويت رس

نشانو كشه ذرات صشورت ينابه شودمی چندسازهو نانو رس

سطح مششترک بشین دو چندسازهبا عور در ساختار رس

. همچنشین [97]دهنشد فاز یعیعی و پلیمری را افزاي می

هشای رس باعشه ايجشاد تيشه جدا شدن یجهدرنتاين ذرات

شده و نانو رسذرات چسعندگی سطحی قوی بین پلیمر و

و 3ایتيشه و تيشه 2ایتيشه واسطه ايجاد ساختارهای بشین به

ها و انتشار مولكول باعشه افشزاي خشواص توازن بین تن

هششای كششششی و خمشششی در مكششانیكی خصوصششا مااومششت

2- Intercalation. 2- Exfoliation

هشای شاوی ذرات در نمونشه [. 34، 33]گردد می چندسازه

بشه یشول یور مستایم به چندسازه خواصبهعود ،نانو رس

هشا و عوامشل نسشعت ابعشادی آن یجشه درنتمتوس ذرات و

نانو نظیر نسعت جمی، ضريب ظاهری ساختاری مختلفی

نشانو رس ذرات یرفتگ درهمات و مادار ، فاصله بین ذررس

وابسته است. همچنین اختالف بین میشزان متشور ششدن

ای و درصد خاک رس تيهها و تشكیل ساختارهای تيهتيه

ايفشا چندسشازه در بهعود مشدول اتستیسشیته يیبسزانا

[.35]د نكنمی

نششان نیشز 2ماايسۀ بین تیمارهای مختلف در ششكل

-سعب افزاي معنشی كننده سازگاردهد كه استفاده از می

داری در مااومت به ضربه شده اسشت ولشی بشرخالف ديگشر

سعب كشاه رس نانوهای مكانیكی افزودن ذرات مااومت

در ايششن تحایششق سششاختار گششردد. مااومششت بششه ضششربه مششی

ای تيشه مون تفر اشعه ايكپ از نوع بیناز آز آمده دست به

...مكانیكی و فیزيكی خواص بر MAPP كننده سازگار و رس نانو ذرات تأثیر

022

رسشد كشه عشدم تششكیل می نظر بهاست. Intercalationيا

باعشه كشاه Exfoliationای يشا تيشه ساختار متور تيه

شده است. از یرف ديگر با ريزتشر دار فا مااومت به ضربه

ايجاد نشوا ی بشا تمركشز ،چندسازهشدن اجزای موجود در

واهد شد و نوا ی شروع ترک در هنگام تن بات تشديد خ

دتيشل ازجملهتر خواهد شد. اين عوامل ضربه بی آزمون

كهاين به توجه با [.36، 97] استكاه مااومت به ضربه

را شكست شروع نااط و تمركز تن نوا ی رس نانو ذرات

میشزان ،رس نانو مادار افزاي با درنتیجه كنند،می ايجاد

عور يابد. همچنینمی كاه ندسازهچضربه به مااومت

افشزاي را چندسشازه توسش ششده جشذب انشریی رس نانو

در را منایای ،رس نانو مادار افزاي كهیوریبه دهد می

تمركشز موجشب كشه آوردمشی وجشود بشه پلیمری ماتريپ

ششود مشی آغشاز نا یه آن از ترک و رشد شده تن تر بی

و Kord بشا مطالعشات نتايج اصشل از ايشن تحایشق [. 36]

و Kord 2111 ،Kord 2191، Wu ،2199همكشششششششاران

( 2116و همكشششاران ) Chowdhury( و 2117همكشششاران )

[.37، 32، 27، 98، 97تطابق دارد ]

پروپیلنهای مكانیكی چندسازه اصل از الیاف كاغذ بایله / پلیبر ويژگی رس نانوو كننده سازگارمادار تأثیر -0 شکل

9315تابستان ، 2، شماره هفتمع چوب و كاغذ ايران، سال مجله صناي

023

ساختاري عاتمطال

ایکس اشعه تفرق آزمون

نشانو ذرات ايكشپ اششعه پرتو پراشهای ییف 3شكل

را نشانو رس درصشد 4و 2و تیمارهشای شاوی خال رس

يجادششده اهشای اجمالی بین پیك دهد. با ماايسهنشان می

درصشد 4و 2و تیمارهای شاوی خال نانو رسدر ییف

درصشد د كه با افشزاي گونه اظهار كرتوان اين، مینانو رس

های سیلیكاتی افزاي يافته است.فاصله بین تيه نانو رس

در خشال نشانو رس پیك پراش اششعه ايكشپ كهیوریبه

اسشت نانومتر 95/3 یا يهت ینفاصله ب دارای θ2=8/2 يهزاو

پشراش یكپ ،درصد 2تا چندسازهبه نانو رسكه با افزودن

كشه نحشوی به است كشیده شدهعاب به سمت يكپاشعه ا

77/3 ای يشه تینبشا فاصشله بش θ2=34/2 يهدر زاوپیك تند

نانو رسذرات ي با افزا. همچنین شده است يجادانانومتر

θ2=23/2 يشه در زاو يكشپ پشراش اششعه ا یكدرصد، پ 4تا

نشانومتر 16/3 بشه یرسش هشای يهت ینتر شده و فاصله بكم

تشوان مشی گونشه نيا 3بنابراين از شكل ؛ فته استيا ي افزا

از نشوع چندسشازه در يجادششده اسشاختار كرد كهاستنعاط

نشانو رس ، زيرا قله مربوط به نا یه بلشوری استای تيهبین

یهششا θ2عاششب و بششه سشمت از بششین نرفتشه و فاشش كشامال

، فاصشله بشین يگشر د ععشارت بشه تر كاه يافته اسشت. پايین

هشای نجیشره زنفشوذ یشل بشه دل نانو رسهای سیلیكاتی تيه

هشای تيه كامل گسیختگی ازهم ولیيافته افزاي پلیمری

سشاختار اگشر كشه اسشت الی در است. اين نداده رخ رس

متالشی دلیل به باشد، ایتيهتيه ساختار نوع از چندسازه

نخواهشد بشاقی منحنی در ایقله هی بلوری ساختار شدن

روش به چوب پالستیك چندسازهماند. مطالعات ساختاری

در زمینشه رس نشانو پراش اشعه ايكپ نشان داد كه توزيع

ای بوده و با افشزاي ماشدار تيهپلیمری از نوع ساختار بین

هشای يابد. يافتهها افزاي میفاصله بین تيه رس نانوذرات

و همكشاران Wang( و 2111) Kord اين پژوه بشا نتشايج

[.91، 98همخوانی دارد ]( 2115)

موردمطالعهتیمارهای در نانو رس ذرات ايكپ اشعه پرتو پراشهای ییف -1 شکل

پویشیمیکروسکوپ الکترونی

مختلشف تیمارهشای تصشاوير میكروسشكوپی 4 ششكل

بشر . دهشد مشی نشان برابر 9111با بزرگنمايی را چندسازه

شود كشه در تیمشار فاقشد بررسی تصاوير مشاهده می اساس

زدگشی میشزان بیشرون (،aششكل ) رس نشانو و كننده سازگار

میشزان تشرين كاغشذ بایلشه كشم الیاف تر بوده والیاف بی

كشه نحویباشند بهرا دارا میپلیمری ماتريپ با چسعندگی

غیريكنششششواختی و دارای چندسششششازه شكسششششت سششششطح

...مكانیكی و فیزيكی خواص بر MAPP كننده سازگار و رس نانو ذرات تأثیر

020

تصششاوير در كششه اسششت زيششادی نسششعتا هششای هموارینششا

از هشم هشای جشدا مانند و تيشه پرز صورتبه میكروسكوپی

و پالسشتیك نرمشی دهنشده نشاناين امر كه شودمی ديده

يا الیاف كاغشذ اتصال ضعیف دلیل به نا یه اين در شكست

فشاز دو كننشده سازگار از استفاده بدون ديگر ععارت به. است

مجشزا ، اتصاتت ضعیف دلیل بهپركننده و ماتريپ پلیمری

اركنندهسازگ عوراز یرفی ديگر شوند. می مشاهدهاز هم

(b) الیشاف كاغشذ بشین و اتصشاتت همعسشتگی بهعود سعب

سشازگار مشاده كشه یشوری به ؛شده است پروپیلنپلی و بایله

پروپیلن را در بشر گرفتشه و سشطح ، الیاف كاغذ و پلیكننده

كننشده سشازگار فاقشد تیمشار بشه نسشعت هشا نمونه شكست

غیريكنشواختی و نشاهمواری و اسشت و هموارتر تريكنواخت

پلیمشر و الیشاف در شكسشت و ششود می ديده تركم سطوح

بشین همچنین چسعندگی. شودمی ديده زمان هم صورت به

(dو c) رس نشانو ذرات افشزودن بشا فاز یعیعشی و پلیمشری

بیرون و ذرات ها فره كاه باعه درنتیجه يافته و بهعود

.شده است زمینه پلیمر متن از آمده

‏

(، B) رس نانوو فاقد كننده سازگار اوی (، چندسازهA) رس نانوو كننده سازگار فاقد چندسازهتصاوير میكروسكو الكترونی -1شکل

(D) نانو رس% 4و سازگار كننده اوی چندسازه، (C) نانو رس% 2و سازگار كننده اوی چندسازه

گیرينتیجهو همچنین رس نانوذرات ماادير تأثیرن پژوه ، در اي

بششر خششواص فیزيكششی و مكششانیكی MAPP كننششده سششازگار

قشرار موردبررسشی پروپیلن الیاف كاغذ بایله/ پلی چندسازه

گرفت و نتايج نشان داد كه:

یرف ازيكدرصد، 4به 1از رس نانوافزاي مادار -9

سطحی چسعندگی ايجاد و رس هایتيه ايجاد تورم سعب

هشای مااومشت درنتیجهرس شده و خاک و پلیمر بین قوی

يابد. از یرفی ديگشر افزاي می چندسازهكششی و خمشی

درون بشه آب نفشوذ از مشانع رس نشانو نفوذناپذيری ويژگی

دنعشال بشه شده و بهعود خواص فیزيكی را پلیمری ماتريپ

و تمركز تن نوا ی رس نانو ذرات كهاين به توجه . بادارد

9315تابستان ، 2، شماره هفتمع چوب و كاغذ ايران، سال مجله صناي

021

كشه بشا درنتیجشه كننشد، مشی ايجشاد را شكست شروع نااط

چندسشازه ضربه به مااومت میزان ،رس نانو مادار افزاي

انشریی ،رس نشانو ذرات عشور همچنشین .يابشد می كاه

رو ازايشن دهشد، مشی افشزاي را چندسازه توس شده جذب

پلیمری ماتريپ در را منایای رس نانو ذرات مادار افزاي

و ششده تشن تشر بشی زتمرك موجب كه آوردمی وجود به

ايشن امشر كهیوریبهشود رشد ترک از آن نا یه شروع می

منجر به كاه مااومت به ضربه شده است.

در اتصشال بهعود ضمن كننده سازگار عامل افزودن -2

توزيشع سشعب دو فاز یعیعی و پلیمری، بین مشترک سطح

و ششده پلیمشری مشاتريپ در پركننشده ذرات تشر مناسشب

تمشامی خشواص كننده سازگار درصد 3 افزودن با درنتیجه

مكانیكی و فیزيكی بهعود يافته است.

پالسششتیك چششوب چندسششازهسششاختاری مطالعششات -3

ذرات توزيشع كشه نششان داد نیز ايكپ اشعه پراش روش به

و ای بودهتيهبین ساختار نوع از پلیمری در زمینه رس نانو

هشا افشزاي تيشه نبی فاصله رس نانو ذرات مادار افزاي با

.يافته است

نابعم

[1] Shateri, A.M. and Rahmati, A.R., 2012. Human’s environmental laws, regulations, criteria and standards.

Environmental Protection Agency (EPA), Hak publications, 336 p. (In Persian).

[2] Barzgar Shiri, M., Mohammadi, H. and Akhlaghi Amiri, Z., 2009. The use of agricultural waste for the

manufacture of composite. In: Proceedings of Clean Agriculture Congress. Gorgan University. May.26-27

Sopron, Gorgan, p 1–12. (In Persian).

[3] Hoseinzadeh, A., Madanlou, J. and Tazakor Rezaei, V., 2012. Effect of mineral talc on the strength of

composite polypropylene / wood flour. Journal of Natural Resources, Science and Technology, 7(1): 71-86.

(In Persian).

[4] Wood hams, R.T., Shianglaw, L. and Balatinecz, J., 1991. Intensive mixing of wood fiber with

thermoplastics for injection molded composite in wood / plastic composite, Conference proceeding.

Madison, Wis., USA, 75-78.

[5] Chaharmahali, M., Kazemi Najafi, S‏ .and Tajvidi, M., 2006. The effect of producing method on the

mechanical properties of wood plastic‏composites made from particleboard wastes. Iranian Journal of Wood

and Paper Science Research, 21(1): 33-42. (In Persian).

[6] Cope, C.W., 1998. Polymer and wood flour composite extrusion, US 5847016 A, Dec.8, United State.

[7] Mirshokraei, S.A., 2002. Chemistry of paper, Publications of Adineh book. 184p. (In Persian).

[8] Mirshokraei, S.A., 2004. Pulp and paper technology. Publications of Adineh book. 520p. (In Persian).

[9] Afra Bandpie. E., 2003. Basics features paper. Publications of Aeijh. 392p. (In Persian).

[10] Lu, Z.J., Qinglin, w. and Mcnabb, H.S., 2000. Journal of Chemical Coupling in wood fiber and polymer

composites: a review of coupling agents and treatments. Journal of Chemical coupling in wood Fiber

Science, 32(1): 88-104.

[11] Thwe, M. and Liao, K., 2000. Tensile behavior of modified bamboo-glass fiber reinforced hybrid

composite. Journal of Plastics Rubber and Composites, 31(10): 422-431.

[12] Raj, R.G., Kokta, B.B., Grouleau, G. and Daneault, C., 1990. The Influence of‏ coupling‏ Agents on

mechanical properties of composites containing cellulosic fillers. Journal of Polymer‏Plastic Technology

Engineering, 29(4): 339-353.

[13] Adhikary, K.B., Pang, S. and Staiger, M.P., 2008. Long-term moisture‏absorption and thickness swelling

behavior of recycled thermoplastics‏reinforced with pinus radiata sawdust. Journal of Chemical Engineering,

142 (2): 190-198.

[14] Taheri, F., Enayati, A., Oromiehie, A. and Tajvidi, M., 2011. Effect of different polypropylene grades and

coupling agent on the properties of wood plastic composites. Iranian Journal of Wood and Paper Science

Research, 26(4): 757-771. (In Persian).

...مكانیكی و فیزيكی خواص بر MAPP كننده سازگار و رس نانو ذرات تأثیر

021

[15] Dang, W., Song, Y., Wang, Q. and Wang, W., 2008. Improvement in compatibility and mechanical

properties of modifiedwood fiber/ polypropylene composites. Front. For China, 3(2): 243-247.

[16] Wang, H.C, Zheng, M., Elkovitch, L.J., Lee, G. and Koelling. K.W., 2001. Processing and properties of‏

polymeric nanocomposites. Journal of Polymer Engineering‏Science, 41(11): 236-246.

[17] Kord, B., 2010. Investigation on the effects of nanoclay particles on mechanical properties of wood polymer

composites made of high density polyethylene-wood flour. Iranian Journal of Wood and Paper Science

Research, 25(1): 91-101. (In Persian).

[18] Kord, B., 2009. Improvement of practical properties of wood polymer composite with nanoclay particles.

Journal of engineering materials, 1(4): 375-383. (In Persian).

[19] Wang, L., Wang, K., Chen, L., Zhang, Y. and He, C., 2006.‏ Preparation, morphology and

thermal/mechanical‏ properties of epoxy/nanoclay composite. Journal of Applied Science and

Manufacturing, 37(11): 1890–1896.

[20] Zahedi, M. and Tabarsa, T., 2013. Physico-mechanical and morphological properties of nanocomposite

made from Canola stalk. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 28(4): 742-754. (In Persian).

[21] Sanadi, A.R. and Young, R.A., 1994. Recycled newspaper fibers as reinforcing fillers in thermoplastics.

Journal of Reinforced Plastics and Composites, 13(1): 54-67.

[22] Mehrabzadeh, M.‏ and Farahmand, F., 2001. Recycling of commingled plastics waste containing

polypropylene, polyethylene, and paper. Journal of Applied Polymer Science, 80(13): 2573-2577.

[23] Shakeri, A., Dosthoseini, S.K. and Ebrahimi, Gh., 2005. Improvement in mechanical properties of cellulose

fibers-thermoplastic polymer composite. Journal of Polymer Science and Technology, 18(3): 143-150. (In

Persian).

[24] Dosthoseini, S.K., Ebrahimi, Gh. and Shakeri, A., 2003. Mechanical properties, and morphology of impact

modified polypropylene cellulose fiber composite. Iranian Journal of Natural Resources, 57(1): 121-132. (In

Persian).

[25] Rangavar, H., 2013. Study on the possibility of recycled-banknote utilization in the production of wood

gypsum composite-boards. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 4(1): 87-99. (In Persian).

[26] Enayati, A.A. and Hoseinaei, O., 2007. Utilization of recycled banknote in manufacturing particle board.

Iranian Journal of Natural Resources, 60(3): 1023-1036. (In Persian).

[27] Wu, Q., Lei, Y., Clemons, C.M., Yao, F., Xu, y. and Lian, K., 2007. Proportion of HDPE/Clay/Wood

nanocomposites. Journal of Plastic Technology, 27(2): 108-115.

[28] Yang, H.S., Wolcott, M.P., Kim, H.S., Kim, S. and Kim, H.J., 2007. Effect of‏different compatibilizing

agents on the mechanical properties of‏ lignocellulosic material filled polyethylene bio-composites. Journal

of Composite‏Structures, 79(3): 369-375.

[29] Rana, H.T., Gupta, R.K., GangaRao, H.V.S. and Sridhar,‏L.N., 2005. Measurement of moisture diffusivity

through‏layered-silicate nano‏composites. AIChE Journal, 51(12): 3249-3256.

[30] Alexandre, B., Marais, S., Langevin, S., Médéric, P. and‏Aubry, T., 2006. Nano-composite-based polyamide‏

12/montmorillonite: relationships between structures‏ and transport properties. Journal of Desalination,

199(1-3): 184-166.

[31] Bharadwaj, R.K., Mehrabi, A.R., Hamilton, C., Trujillo,‏C., Murga, M., Fan, R., Chavira, A. and Thompson,‏

A.K., 2002. Structural property relationship cross-linked‏ polyester clay nanocomposites. Journal of

Polymer, 43(13) 3699-3705.

[32] Kord, B., Hemmasi, A.H. and Ghasemi, I., 2011. Properties of PP/wood flour/organ modified

montmorillonite nanocomposites. Journal of Wood Science and Technology, 45(1): 111-119.

[33] Asif, A., Roa, L.V. and Ninan, K.N., 2007. Hydroxyl‏ terminated poly (ether ether ketone) with pendant‏

methyl group-toughened epoxy ternary‏nanocomposites: preparation, morphology and‏ thermo mechanical

properties. Journal Applied‏Polymer Science, 106(5): 2936-2946.

9315تابستان ، 2، شماره هفتمع چوب و كاغذ ايران، سال مجله صناي

021

[34] Chen, H., Wang, M., Lin, Y., C.M. and Wu, J., 2007. Morphological and mechanical property of

polypropylene nanocomposites with nanoclay particles. Journal of Applied Polymer Science, 106(5): 3409-

3416.

[35] Zhao, Y., Wang, K., Zhu, F., Xue, P. and Jia, M., 2006.‏ Properties of‏ poly (vinyl chloride)/wood

flour/montmorillonite‏ composites: Effects of coupling agents and layered‏ silicate, Journal of Polymer

Degradation and‏Stability, 91(12): 2874-2883.

[36] Han, G., Lei, Y., Wu, Q., Kojima, Y. and Suzuki, S., 2008. Bamboo–fiber filled high density polyethylene

composites; effect of coupling treatment‏and nanoclay. Journal of Polymer Environment, 16(2): 123-130.

[37] Chowdhury, F.H., Hosur, M.V. and Jeelani. S., 2006. Studies on the flexural and thermo mechanical

properties of woven carbon/nanoclay-epoxy laminated. Journal of Material Science and Engineering A,

421(1-2): 298-306..

Iranian Journal of Wood and Paper Industries, Vol. 7, No. 2, Summer 2016

206

TThhee eeffffeecctt ooff nnaannoo ccllaayy aanndd ccoouupplliinngg aaggeenntt oonn tthhee pphhyyssiiccaall aanndd mmeecchhaanniiccaall

pprrooppeerrttiieess ooff ppoollyypprrooppyylleennee wwaassttee ppaappeerr ccoommppoossiitteess

Abstract

In this study, the effect of nanoclay particles and coupling

agent on the physical and mechanical properties of

polypropylene / waste paper composites was studied. To meet

the research objectives, waste paper fibers with polypropylene

in 50% by weight, nanoclay (0, 2 and 4%) and coupling agent

(0 and 3%) were compounded in an internal mixer at 155°C

and 60rmp and the samples were prepared by injection

molding. The results showed that the physical and mechanical

strength of composite improved in the presence of coupling

agent. As well as water absorption, thickness swelling,

flexural and tensile strength and flexural and tensile modulus

were improved by increasing the nanoclay particles content.

However, notched impact strength was reduced. Also, study

on structural behavior of composite with x-ray diffraction

showed that the nanoclay was distributed as intercalation

structure in polymer matrix, and distance between layers were

increased with increasing of nanoclay particles content.

Key words: waste paper, nanoclay, physical and mechanical

properties, coupling agent, wood plastic composite.

M. Keramati1

B. Nosrati Sheshkal2*

R. Mohebbi Gargari3

M. Abdouss4

1 M.Sc. Student, Department of Wood

and Paper Science and Technology,

Faculty of Natural Resources,

University of Zabol

2 Assistant Professor, Department of

Wood and Paper Science and

Technology, Faculty of Natural

Resources, University of Zabol

3 Lecturer, Department of Wood and

Paper Science and Technology, Faculty

of Natural Resources, University of

Zabol

4 Professor, Department of Chemistry,

Faculty of Chemistry, Amirkabir

University

Corresponding author:

nosrati.babak@uoz.ac.ir

Received: 2015/01/09

Accepted: 2015/11/14