عنوان پایان‌نامه
بررسی اشباع پذیری چوب صنوبر با نانو کریستال سلولز (CNC) و اثر آن بر مقاومت های زیستی و فیزکی .
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی - بیولوژی و آناتومی چوب
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7474;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7474
- تاریخ دفاع
- ۲۷ بهمن ۱۳۹۵
- دانشجو
- اذر حقیقی پشتیری
- استاد راهنما
- مهدی جنوبی
- چکیده
- چوب یک ماده آلی و ناهمگن است که عمدتاً به دلیل تماس با مخرب های زیستی و آب تخریب می شود. بنابراین، تحقیق پیش رو با هدف دست یابی به تیمارهای جدید حفاظت چوب در برابر قارچ ها و حشرات همراه با بهبود برخی خواص فیزیکی و مقاومت مکانیکی چوب صورت پذیرفت. مواد حفاظتی سنتز شده و تست شده برای فعالیت زیست کشی، نانوکریستال سلولز عامل دارشده با ترکیباتی همچون پلیمر پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS)، هیدروکسید مس (Cu(OH)2)، نانو اکسید روی (ZnO) و نانو نقره (nAg) است. خصوصیات مواد حفاظتی اولیه و نهایی با استفاده از تکنیک های مختلفی همچون طیف سنجی XRD، FTIR، Raman و DLS بررسی گردید. این ترکیبات با استفاده از فرآیند اشباع به داخل چوب وارد شدند و اثر آن ها بر مقاومت در برابر قارچ و حشره تعیین شد. برای هر تیمار، واکنش با ساختار چوب (با استفاده از ESEM و (EDS، زاویه تماس با آب، ویژگی های آبشویی و مقاومت مکانیکی نیز مورد بررسی قرار گرفت. جهت تعیین شرایط بهینه اشباع، روش های مختلف تیمار از جمله اشباع تحت خلاء در فشار بالا و اشباع تحت خلاء در فشار اتمسفر اعمال شد. تأثیر غلظت های مختلف (12/0، 25/0، 5/0، 1 و 2/1 درصد) از نانوکریستال سلولز نیز مورد بررسی قرار گرفت. چوب تیمار شده با ترکیبات مختلف، در معرض حمله قارچ عامل پوسیدگی سفید و قهوه ای (Trametes versicolor و Coniophora puteana) و حشره (Trichoferus holosericeus) قرار گرفت. نتایج حاکی از افزایش قابل توجهی در مقاومت مکانیکی چوب به ویژه مدول الاستیسیته (تا 198 درصد) و سختی (kN 3) در چوب تیمار شده با نانو کریستال سلولز بود. همچنین افزایش مقاومت به آبشویی و بیشترین مقدار زاویه تماس با آب (°123) در تیمار نانوکریستال سلولز عامل دار شده با PDMS به دست آمد. کمترین کاهش وزن ناشی از پوسیدگی قارچی در چوب تیمار شده با نانو کریستال سلولز عاملدارشده با هیدروکسید مس مشاهده شد.
- Abstract
- Wood is an organic and heterogeneous material, which degrades mainly due to its exposure to the biological destructor and water. Therefore, the present work aims to achieve a novel preventive treatments for the preservation of wood against fungus and termites. Simultaneously, the work aims to improve some physical properties and mechanical strength of the wood. The synthesized and tested preventive materials for biocide activity are cellulose nanocrystal (CNC) functionalized with polydimethylsiloxane (PDMS), copper hydroxide, nano zinc oxide and nano silver. Properties of initial and final preventive materials were investigated by using different techniques – XRD, FTIR and Raman spectroscopy and DLS. These compounds were incorporated into the wood using impregnation process and their effects on fungus and insects resistance were determined. For each treatment, the interaction with wood structure (by ESEM and EDS), water contact angle, leaching properties and mechanical resistance were evaluated. To determine an optimum condition of impregnation, different methods of treatment – impregnation under vacuum and in high pressure and impregnation under vacuum and in atmospheric pressure – were applied. Influence of different concentrations (0.12, 0.25, 0.5, 1 and 1.2 %) of cellulose nanocrystals was also studied. The treated wood with different compounds was exposed to white and brown rot fungi (Trametes versicolor and Coniophora puteana) and insect (Trichoferus holosericeus). Results showed a significant increase in the mechanical strength of wood, in particular modulus of elasticity (up to 198 percent) and stiffness (3 kN) in the treated wood with cellulose nanocrystals. A high resistance to leaching and a high water contact angle (123°) were also achieved by the treatment of cellulose nanocrystal functionalized with PDMS. The lowest weight loss due to fungal decay of the wood treated with cellulose nanocrystal functionalized with copper hydroxide was observed.
