الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۳۸
کد مقاله
IND38
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تاثیرات تثبیت کننده های نوری بر روی خواص کامپوزیت های پلی اتیلن بازیافتی با چگالی بالا (HDPE) و پودر چوب (WF) تحت شرایط هوازدگی طبیعی
نام انگلیسی
Effects of Photo-Stabilizers on the Properties of Recycled High-Density Polyethylene (HDPE)/Wood Flour (WF) Composites Exposed to Natural Weathering
کالج مهندسی مواد و منابع معدنی، دانشگاه سینتزمالزیا
کالج فن آوری صنعتی، دانشگاه سینتزمالزیا، مالزی
مرجع به انگلیسی
Malaysian Polymer JournalSchool of Materials and Mineral Resources Engineering, Universiti Sains Malaysia, Nibong Tebal, Penang, Malaysia; School of Industrial Technology, Universiti Sains Malaysia, USM, Penang, Malaysia
کشور
مالزی
تاثیرات تثبیت کننده های نوری بر روی خواص کامپوزیت های پلی اتیلن بازیافتی با چگالی بالا (HDPE) و پودر چوب (WF) تحت شرایط هوازدگی طبیعی
چکیده
در این مقاله، خواص کامپوزیت های پلی اتلین بازیافتی با چگالی بالا (HDPE) و کامپوزیت های پودر چوب (WF) (با یا بدون تثبیت کننده های نوری)، همراه با تثبیت کننده نوری آمین ممانعت شده (HALS) یا جذب کننده نور ماورای بنفش UVA)) یا هر دوی تثبیت کننده های – نوری)، در مواجهه با شرایط آب و هوایی / هوازدگی طبیعی برحسب مشخصه های ASTM 1435 مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات اولیه در ریخت شناسی و شیمی سطح، همراه با وضعیت رنگ و خواص خمشی این کامپوزیت ها پس از مواجهه با یکسری از دوره های آب و هوایی / هوازدگی مشخص شده و ویژگیهای مرتبط مقایسه شدند. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان دهنده آن است که نمونه های هوازده از صدمه دیدگی سطحی بیشتری، در مقایسه با نمونه هایی که تحت این شرایط قرار نگرفته بودند، برخوردار می باشند. تشکیل گروه های کربونیل و گروه های ترمینال وینیل در سطوح کامپوزیت با استفاده از طیف سنجی ماورای قرمز تبدیل فوریه (FTIR) مورد تایید قرار گرفت. این کامپوزیت ها سبک شده و شاهد تغییراتی در خواص خمشی خود بوده اند. اضافه نمودن HALS یا UVA و یا هر دوی تثبیت کننده ها، سبب به تاخیر افتادن یا به حداقل رساندن تاثیرات معکوس هوازدگی طبیعی بر روی کامپوزیت های HDPE/WF شده است. کامپوزیت تثبیت شده HDPE/WF همراه با UVA معرف بهترین محافظت در برابر از دست رفتگی مدول خمشی می باشد. ترکیب HALS و UVA از قابلیت فراهم آوردن یک تاثیر تعاملی یا اثر تشدیدی، جهت مراقبت از کامپوزیت HDPE/WF، در برابر تغییر در برخی از خواص آن در نتیجه شرایط هوازدگی طبیعی، برخوردار نمی باشد.
کامپوزیت های چوب – پلاستیک (WPC) هم اکنون با کاربردهای متعددی نظیر استفاده در محصولات ساختمانی، صنایع اتومبیل و مواد بسته بندی روانه بازار شده اند. این کامپوزیت ها، به عنوان محصولات ساختمانی، در کاربردهایی همانند کف سازی، حصارکشی، حاشیه بندی، قالب های پنجره و کاشی های سقف به کار گرفته شده اند. استفاده از کامپوزیت های چوب پلاستیک به عنوان محصولات ساختمانی منجر به بروز نگرانی در زمینه استحکام این محصولات به هنگام مواجهه با شرایط بیرونی شده است. دوام بیرونی می تواند شامل ثبات حرارتی، مقاومت در برابر رطوبت، مقاومت در برابر قارچ و پایداری ماورای بنفش (UV) باشد. قرارگیری در برابر تابش ماورای بنفش، به طور مثال، ممکن است سبب بروز یک سری از فرآیندهای فوتوتخریبی در کامپوزیت ها شود، عارضه ای که خود منجر به بروز تاثیرات نامطلوبی، شامل از دست دادن خواص مکانیکی و کیفیت سطح، خواهد شد؛ بدان معنا که احتمال بروز ترک های ریز سطحی و تغییر رنگ وجود خواهد داشت. کامپوزیت های چوب پلاستیک به آسانی قابلیت جذب رطوبت به واسطه ویژگی آبدوستی جزء چوبی را خواهند داشت. جذب آب در این کامپوزیت ها می تواند سبب ایجاد رطوبت در الیاف در جداره های سلولی الیاف چوب شود که خود منجر به بادکردگی الیاف شده و نهایتا پدیدار شدن ترک های ریز در ماتریس پلیمری را به همراه خواهد داشت. چنین پدیده ای منجر به نفوذ بیشتر ملکول های آب در داخل ساختارهای این کامپوزیت می گردد. تاثیر دیگر بادکردگی الیاف عدم ثبات ابعادی این کامپوزیت ها می باشد. ایجاد رطوبت نیز همچنین ممکن است در سطح میانجی یا سطح مشترک چوب – پلیمر رخ دهد. تنزل / تخریب در خواص مکانیکی کامپوزیت های چوب پلاستیک در این مبحث بیان شده است و این معضل در ارتباط با تخریب کیفیت بین وجهی چوب – پلیمر در نتیجه جذب آّب خواهد بود. با وجود آنکه هر دو مورد تابش اشعه ماورای بنفش و جذب رطوبت، قابلیت تخریب کامپوزیت های چوب پلاستیک را دارا می باشند، قرار گیری در مقابل ترکیبی از این عوامل خود منجر به بروز تاثیرات تخریبی بیشتری برای این کامپوزیت ها، در مقایسه با مشکل قرار گیری صرف در برابر تابش اشعه ماورای بنفش، خواهد شد.
در این مقاله، کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) / پودر چوب (WF) از طریق مدل سازی اکسترودر دو پیچه و تزریق تولید گردید. در چندین کامپوزیت از تثبیت کننده HALS یا UVA یا هر مورد استفاده شد. کلیه کامپوزیت ها در برابر شرایط طبیعی هوازدگی قرار گرفتند، یعنی شرایط هوازدگی منطقه گرمسیری مرطوب در پنانگ واقع در مالزی برای حداکثر ۲۰۰۰ ساعت. تغییرات اولیه در خواص سطح، از دست رفتگی رنگ و خواص مکانیکی کامپوزیت های تثبیت شده و تثبیت نشده HDPE/WF مشخص شده و سپس مورد مقایسه قرار گرفتند. هدف از این تحقیق مقایسه میزان تاثیر HALS ، UVA و ترکیب آنها در زمینه ممانعت از تغییرات اولیه در خواص کامپوزیت های HDPE/WF به واسطه شرایط هوازدگی طبیعی می باشد.
تثبیت کننده نوری خواص کامپوزیت پلی اتیلن پودر چوب
۲- آزمایشات
۱-۲٫ مواد
پلی اتلین با چگالی بالا (HDPE) که در این تحقیق به کار گرفته شده است به عنوان ماده بازیافتی از یک تامین کننده محلی خریداری گردید. چگالی HDPE به میزان ۰٫۹۶ g/cm3می باشد و شاخص جریان ذوب آن نیز ۰٫۷۲ g/10 min در دقیقه است. پودر چوب مرانتی (Meranti) (WF) (35 مشی/ درجه غربال) از موسسه تحقیقات جنگلی مالزی (FRIM) تهیه شد. تثبیت گرهای نوری UVA و HALS، ۳۲۸ و FD 944 به ترتیب از شرکت صنایع شیمیایی Ciba Specialty Chemicals تهیه شدند.
۲-۲٫ فرآوری
WF به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۱۰۵ سانتیگراد جهت حذف رطوبت قبل از آنکه به صورت خشک – با تثبیت گرهای نوری و HDPE در کیسه های پلاستیکی قرار گیرند خشک گردید. فرمولاسیون های کامپوزیت در جدول ۱ نشان داده شده اند ترکیب با استفاده از PSM30 ، اکسترودر دو پیچه هم پیچشی twin-screw تکمیل گردید، همراه با ۷ ناحیه دمایی. دماهای ناحیه در محدوده بین ۱۷۱ و ۱۹۳ درجه سانتیگراد و سرعت پیچش به میزان ۲۰۰ دور در دقیقه مشخص گردید. رشته های کامپوزیت اکستروژن شده در حمام آب خنک گردیده و سپس با استفاده از دستگاه پلت کننده W120 پلت (حبه) گردیدند. پلت های کامپوزیت در دمای ۱۰۵ درجه سانتیگراد در یک کوره خشک کن برای حداقل ۲۴ ساعت قبل از قالب گیری تزریقی در نمونه های تست میله ای خمشی، خشک شدند. قالب گیری تزریقی با استفاده از سیستم قالب گیری تزریقی HTF160X انجام شد. دمای نازل قالب ۱۹۵ درجه سانتیگراد مشخص گردیده و فشار تزریق نیز به میزان MPa 5/5 تعیین شد.
۳-۲٫ هوا زدگی طبیعی
تست هوازدگی طبیعی با استفاده از قرار دادن کامپوزیت های در برابر شرایط آب و هوایی یا جویی طبیعی در کمپ دانشکده مهندسی دانشگاه Sains مالزی، Penang انجام شد. دوره تماس از نوامبر ۲۰۰۹ تا ژانویه ۲۰۱۰ برای یک مجموعه ۲۰۰۰ ساعتی مشخص گردید. شرایط میانگین آب و هوایی در Penang برای مدت تماس در جدول ۲ نشان داده شده است. تست هوازدگی طبیعی برحسب استاندارد ASTM D 1435 انجام شد. برای این تست نمونه های تست انعطاف پذیر یا خمشی (۱۲۷ mm x 12.7 mm x 3.2 mm) مورد استفاده قرار گرفتند. این نمونه ها بر روی یک قفسه با استفاده از یک نگهدارنده قفسه قرار گرفتند. این قفسه در ناحیه مشخصه قرار گرفته و روی آن به گونه ای قرار داده شد تا به سمت خط استوا با یک زاویه ۴۵ درجه رو در روی خورشید باشد. این نمونه ها پس از ۵۰۰ ،۱۰۰۰، ۱۵۰۰ و ۲۰۰۰ ساعت به منظور بررسی تغییرات در خواص کامپوزیت مورد آنالیز قرار گرفتند. کلیه نمونه ها با استفاده از حوله خشک تمیز شده و به مدت ۲۴ ساعت در دمای اتاق قبل از انجام تست نگه داشته شدند.
۴-۲٫ میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM))
ویژگی های سطح نواحی تماسی و غیر تماسی نمونه های کامپوزیت با استفاده از میکروسکوب الکترونی روبشی انتشار میدانی تحت فشار (VPFESEM) مدل SUPRA 35VP مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سطوح نمونه ها بر روی فویل های آلومینیمی قرار گرفته و عملیات پوشش پرانشی / اسپاترینگ با استفاده از یک لایه طلا جهت اجتناب از تخلیه الکترو استاتیک و قدرت تفکیک ضعیف در طی آزمایشات انجام شد.
۵-۲٫ طیف بینی فرو سرخ تبدیل فوریه (FTIR)
طیف بینی FTIR با استفاده از طیف بین فرو سرخ تبدیل فوریه (اسپکترم پرکین المر) انجام شد. این فرایند جهت فراهم آوردن اطلاعات تفصیلی در زمینه گروه های عاملی که در سطوح نمونه های کامپوزیت قبل و بعد از تماس در معرض شرایط جوی یا هوازدگی انجام شد. برای هر نمونه طیف FTIR در واحدهای جذب از ۴۰۰۰ الی cm-1800 با قدرت تفکیک cm-14 ثبت شد. به علاوه ۳۲ مورد اسکن برای هر طیف مشخص گردید. کلیه طیف های FTIR با استفاده از بازتابندگی کلی تضعیف شده (ATR) حاصل آمدند. حداقل ۵ نمونه های تکراری برای هر فرمولاسیون کامپوزیت مورد آنالیز قرار گرفتند. در آنالیز طیف FTIR توجه خاصی معطوف به باندهای مرتبط با کربونیل(cm-11715) و گروه های ونیل (cm-1908) گردید.
۶-۲٫ اندازه گیری رنگ
سیستم سنجشی اندازه گیری رنگ CR-400 جهت برآورد رنگ ها بر مبنای سیستم رنگ CIELAB مورد استفاده قرار گرفت. میزان روشنایی (L) کامپوزیت ها برای ۵ بار تکرار اندازه گیری شد. L معرف بازتاب یک نمونه می باشد. داشتن یک L به میزان صفر به معنای آن است که نمونه مربوطه نور را بازتاب نمی دهد. یک L با ارزش ۱۰۰ با معنای آن است که نمونه صددرصد نور را بازتاب خواهد داد. یک افزایش در L به معنای آن است که نمونه قابلیت بازتاب بیشتر روشنایی را خواهد داشت (+ΔL = روشنایی بیشتر، -ΔL = تاریکی بیشتر).
۷-۲٫ خواص خمشی
خواص خمشی یا انعطاف پذیری و پیچشی کامپوزیت ها با استفاده از ماشین تست ASTM D 790 اینسترون برحسب استاندارد kN 10 انجام شد. ظرفیت سلول بار به میزان mm/min 3/1 می باشد. یک سیستم بارگذاری سه نقطه ای با یک سرعت کراس هد ۱٫۳ mm در دقیقه به کار گرفته شد. سطح مورد آزمایش از بار مرکزی به دور مانده تا آنکه قابلیت قرارگیری بخشی از نمونه در تنش وجود داشته باشد. این برآوردها در دمای اتاق انجام شدند. ۵ نمونه تکراری برای هر فرمول کامپوزیت تست گردید.
تثبیت کننده نوری خواص کامپوزیت پلی اتیلن پودر چوب
۳- مباحث و نتایج
۱-۳٫ میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM)
میکروگرافهای سطوح غیر ثابت و ثابت کامپوزیت های HDPE/WF قبل از فرایند هوازدگی در شکل ۱ نشان داده شده اند. با وجود آنکه سطوح کلیه کامپوزیت ها نسبتا صاف بوده اند، ذرات WF در برخی از مناطق مشهود بوده اند. این مورد احتمالا به واسطه بارگذاری فیلتر بالا و شرایط فراوری جهت قالب تزریقی می باشد که سبب تسهیل ماتریس HDPE و جریان یافتن آن و کپسوله سازی ذرات WF نشده است. به علاوه، سوارخ هایی مخصوصا بین لبه های ماتریس HDPE و همچنین ذرات در حال مواجهه WF مشهود بوده اند. این حفره ها مورد انتظار بوده و می توان آن را به ناسازگاری ذاتی بین ماتریس HDPE غیر قطبی و ذرات WF قطبی نسبت داد.
۲-۳٫ طیف بینی FTIR
تنزل نوری پلی الفین ها شامل HDPE می تواند از طریق واکنش های HDPE نوع ۱ و ۲ رخ دهد. تنزل- نوری از طریق Norrish نوع ۲ منجر به پارگی زنجیره پلیمری و تشکیل گروه های کربونیل و گروه های ترمینال ونیل بر روی سطح کامپوزیت فعال می شود. شکل ۳ نشان دهنده طیف FTIR کامپوزیت های HDPE/WF تثبیت شده و تثبیت نشده قبل و بعد از ۲۰۰۰ ساعت هوازدگی طبیعی می باشد. می توان این موضوع را مشاهده نمود که افزایشی در شدت های جذب نوارهای مرتبط با کربونیل (cm-1 1715) و گروه های ترمینال ونیل (cm-1 908) پس از هوازدگی طبیعی وجود دارد که خود مؤکد آن است که پارگی زنجیره پلیمر ماتریس HDPE ممکن است در این کامپوزیت ها رخ داده باشد.
۳-۳٫ آنالیز رنگ
تاثیر هوازدگی طبیعی بر روی روشنایی کامپوزیت در شکل ۴ نشان داده شده است. این فرایند به طور آشکار منجر به روشن شدگی کامپوزیت های HDPE/WF تثبیت شده و نشده می گردد. برای کامپوزیت HDPE/WF ، تغییر در ΔL پس از هر دوره هوازدگی معنی دار می باشد. چنین موردی همچنین برای کامپوزیت HDPE/WF تثبیت شده با HALS و UVA صحت خواهد داشت. کامپوزیت HDPE/WF تثبیت شده با هر یک از HALS یا UVA معرف تغییر بی معنا در ΔL پس از ۱۰۰۰ و ۱۵۰۰ ساعت هوازدگی به ترتیب می باشد. مقادیر ΔL برای کامپوزیت های HDPE/WF تثبیت شده کمتر از موارد مرتبط با کامپوزیت تثبیت نشده پس از هر دوره هوازدگی می باشند که خود معرف آن است که کامپوزیت های تثبیت شده به میزان اندکی روشن تر از کامپوزیت های تثبیت نشده در طی فرایند هوازدگی طبیعی می باشند. رنگ کامپوزیت های چوب – پلاستیک به طور اولیه در ارتباط با رنگ جزء چوب می باشد. به هنگامی که چوب در معرض تابش UV قرار گرفت، تنزل نوری رخ خواهد داد که عمدتا شامل فروپاشی القایی نوری لیگنین به محصولات محلول در آب خواهد بود. چنین امری منجر به لیگنین زدایی چوب شده و از این طریق سبب شفافیت و سبکی کامپوزیت های چوب و پلاستیک می گردد. Stark و Matuana در مطالعه خود عنوان داشتند که عمده رنگ رفتگی یا شفاف شدگی کامپوزیت های چوب – پلاستیک ممکن است بواسطه شستشوی جزء چوب باشد.
۳-۳٫ خواص خمشی
شکل ۵ و ۶ نشان دهنده توان خمشی و ضرایب کامپوزیت های HDPE و HDPE/WF با یا بدون تثبیت گرهای نوری می باشد. برای یک HDPE خالص، توان خمشی به طور بی معنایی در طی فرایند هوازدگی بین ۰ و ۱۰۰۰ ساعت و پس از ۲۰۰۰ ساعت تغییر نموده است. یک افزایش نسبتا معنی دار در توان یا در استحکام خمشی، پس از ۱۵۰۰ ساعت هوازدگی مشخص شد. در مقابل، ضرایب خمشی به میزان قابل توجهی پس از ۱۵۰۰ ساعت هوازدگی افزایش یافتند. پس از ۲۰۰۰ ساعت هوازدگی، ضرایب خمشی افتی برابر ۹ درصد را نشان دادند که از ۲۸۱ به MPa 256 رسید. با این وجود، این مقدار بالاتر از مقدار اولیه MPa 246 می باشد. تنزل- نوری پلی اتلین منجر به بروز دو مکانیزم رقابتی می شود، پارگی زنجیره ای و پیوند متقاطع. زنجیرهای کوتاه تر تولید شده در طی پارگی زنجیره ای از تحرک بیشتری برخوردار می باشند و می توانند به طور مجدد متبلور یا بلورین شده و منجر به افزایش در تبلور خواهند شد. برحسب نظر Stark و Matuana افزایشی در ضریب خمشی را می توان به عنوان شاخصی برای افزایش در تبلور یا پیوند متقاطع HDPE مشخص ساخت. یک افت خالص در ضریب خمشی به هنگامی مشاهده خواهد شد که فرایند برش زنجیره ای شایع تر از واکنش های پیوند متقاطع به واسطه تخریب یا تنزل وزن مولکولی پیوسته مشاهده شود.
تثبیت کننده نوری خواص کامپوزیت پلی اتیلن پودر چوب
۴- نتیجه گیری
نتایج ذیل را می توان از این تحقیق استنتاج نمود:
بررسی SEM نشان دهنده تشکل ریز ترک ها بر روی کامپوزیت های HDPE/WF تثبیت شده و نشده پس از هوازدگی طبیعی می باشد در حالیکه نتایج FTIR نشان دهنده یک افزایش در گروه های کربونیل و گروه های ترمینال ونیل بر روی سطح کامپوزیت می باشند که خود معرف تنزل نوری ماتریس HDPE است. کلیه کامپوزیت ها پس از هوازدگی طبیعی روشنتر/ کم رنگ تر شده اند.
هر دوی کامپوزیت های HDPE/WF تثبیت شده و نشده تغییراتی را در خواص خمشی پس از هوازدگی طبیعی تجربه نمودند.
UVA بعنوان تثبیت گر نوری، در مقایسه با HALS برای کامپوزیت HDPE/WF در زمینه به تاخیر انداختن تغییرات در خواص مخصوصا ضرایب خمشی، کارآمدتر بوده است. ترکیب هر دو تثبیت کننده های نوری سبب ایجاد یک تاثیر هم نیروزایی یا تقویتی برای محافظت از کامپوزیت HDPE/WF در برابر بروز تغییرات در خواص آن به واسطه هوازدگی طبیعی نشده است.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
