مقایسه اثر اصلاح دیواره ای با گلیسیدیل متاکریلات و انیدریدمالئیک بر خواص فیزیکی، مکانیکی و زیستی چوب-پلیمر استایرن

اصلاح چوب با اصلاح‌کننده‌های دیواره‌ای مانند اپوکسیدها و انیدریدها می‌تواند به تغییر خواص کاربردی چوب منتهی ‌شود. این احتمال وجود دارد که تغییر شرایط واکنش در اصلاح با ترکیبات شیمیایی دارای واکنش‌پذیری متفاوت، اثر مطلوب‌تری بر خواص چوب داشته باشد. این پژوهش با هدف بررسی اثر اصلاح دیواره‌ای با گلیسیدیل‌متاکریلات و انیدریدمالئیک بر خواص کاربردی چوب‌پلیمر صنوبر-استایرن انجام شد. نمونه‌های آزمونی به 10 گروه شاهد، اشباع با مونومر استایرن، و اصلاح تلفیقی دیواره‌ای (گلیسیدیل‌متاکریلات یا انیدریدمالئیک) در 4 غلظت 10، 20، 30 و 40 درصد/ اشباع با مونومر استایرن تفکیک شدند. اصلاح‌ دیواره‌ای با افزایش معنی‌دار ‌وزن و نرخ تبدیل مونومر به پلیمر، موجب بهبود آب‌گریزی و ثبات ابعاد نمونه‌های چوب‌پلیمر گردید که برای گلیسیدیل‌متاکریلات بیش از انیدریدمالئیک بود. با افزایش غلظت گلیسیدیل‌متاکریلات از 30 به 40 درصد و حجیم‌شدگی دیواره‌سلولی، احتمالاً ترک‌هایی در دیواره ایجاد ‌شد که به افزایش جذب آب و تغییرات ابعاد انجامید. وجود مونومر در کنار اصلاح دیواره‌ای با کاهش قطبیت چوب، توزیع مناسب مونومر در ساختار چوب، و بهبود اتصال پلیمر و چوب، سبب افزایش خواص مکانیکی فرآورده چوب‌پلیمر شد که در نمونه‌های اصلاح شده با گلیسیدیل‌متاکریلات/استایرن، بیشترین بهبود را نشان داد. اصلاح دیواره با انیدریدمالئیک و گلیسیدیل‌متاکریلات از طریق کاهش گروه‌های هیدروکسیل، تغییر ساختار هلوسلولز، و حضور پلیمر به‌عنوان یک مانع فیزیکی سخت در چوب، از توسعه میسیلیوم‌های قارچ جلوگیری نمود. اثر گلیسیدیل‌متاکریلات تا غلظت 20 درصد در تلفیق با مونومر بر بهبود مقاومت زیستی محسوس‌تر بود و با افزایش غلظت به 40 درصد، اختلاف آماری معنی‌داری با انیدریدمالئیک مشاهده‌نشد. بهبود خواص مکانیکی نمونه‌های اصلاح شده را می‌توان به تشکیل پلیمرها با کارایی عالی و اثر خوب کمپلکس پلیمر با دیواره‌های سلولی نسبت داد. اثر گلیسیدیل‌متاکریلات تا غلظت 20 درصد در اغلب خواص محسوس‌تر از انیدریدمالئیک بود، ولی با افزایش غلظت و احتمالاً ظهور ترک‌هایی در دیواره سلولی، کارآمدی اصلاح انیدریدمالئیک بیشتر از گلیسیدیل‌متاکریلات شد.

Comparing the effect of cell wall modification with glycidyl methacrylate and maleic anhydride on the physical, mechanical and biological properties of poplar wood-styrene polymer composite

Wood modification with cell wall modifiers change the practical properties of wood. Likely, changing the modification conditions with chemicals by different reactivity has a more favorable effect on wood properties. This research was conducted to determine the effect of cell wall modification with glycidyl methacrylate (GMA) and maleic anhydride (MA) on practical properties of wood polymer composite. Test samples were divided into ten groups; control, impregnated with styrene, and combined modification of cell wall (GMA and MA) at four concentrations of 10, 20, 30 and 40%/styrene. Cell wall modification, with increase in weight and conversion rate, improved hydrophobicity and dimensional stability of specimens which for GMA was more than MA. With increasing of the GMA concentration from 30 to 40% and cell wall bulking, cracks probably formed in the cell wall that increased water uptake and dimensional changes. The presence of monomer along with modification, by reducing the polarity of wood, uniform distribution of monomer in wood, and improving the adhesion between polymer and wood, increased the mechanical properties of composites, which showed the highest improvement in GMA/styrene. Modification with MA and GMA prevented the fungi mycelium development through reducing hydroxyl groups, changing the hollocellulose structure, and the presence of polymer as a physical barrier. The effect of GMA combined with monomer created more improvement on biological resistance up to 20% concentration, and by increasing the concentration to 40%, it did not show a significant difference with MA. The mechanical properties improvement can be attributed to the formation of polymers with excellent performance and the effect of modification on the cell walls. In most properties, the effect of GMA up to 20% concentration was more than MA, but with increasing concentration and possibly the appearance of cracks in the cell wall, the efficiency of MA modification was higher than GMA.