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
۳۷
کد مقاله
IND37
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
ویژگی ها و تمایزات پنج نوع از کامپوزیت های چوب پلاستیک با بهره‌گیری از طیف سنجی FTIR در ترکیب با آنالیز اجزای اصلی
نام انگلیسی
Characteristics and discrimination of five types of wood-plastic composites by FTIR spectroscopy combined with principal component analysis
تعداد صفحه به فارسی
۲۸
تعداد صفحه به انگلیسی
۶
کلمات کلیدی به فارسی
انعکاس کلی میرا شده – طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه (ATR-FTIR), پروفیل توزیعی, تحلیل جزء اصلی, پلاستیک بازیافتی, کامپوزیت‌های چوب- پلاستیک
کلمات کلیدی به انگلیسی
attenuated total reflection-Fourier transform infrared (ATR-FTIR), distribution profile, principal component analysis, recycled plastic, wood-plastic composites
مرجع به فارسی
دپارتمان علوم جنگل، دانشگاه نشنال چانگ هسینگ، تایوان
مرجع به انگلیسی
Department of Forestry, National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan
کشور
تایوان
ویژگی ها و تمایزات پنج نوع از کامپوزیت های چوب پلاستیک با بهره‌گیری از طیف سنجی FTIR در ترکیب با آنالیز اجزای اصلی
چکیده
در این مطالعه پتانسیل تجزیه ای انعکاس کلی میرا شده – طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه (ATR-FTIR) بر روی کامپوزیت‌های چوب – پلاستیک (WPC) مورد بررسی قرار گرفت. بر این مبنا، پارامترهایی چون چگالی کم و زیاد پلی اتلین (HDPE و LDPE) پلی پروپلین (PP)، پلی استرین (PS) و پلاستیک بازیافتی (rHDPE) مورد آزمایش قرار گرفتند. مجموعه داده‌های طیف ATR-FTIR بوسیله آنالیز اجزای اصلی (PCA) مورد بررسی قرار گرفته و نمونه های تحت مطالعه را می‌توان برحسب ماتریس پلیمری آنها طبقه‌بندی نمود. به علاوه، طیف سنجی ATR-FTIR به عنوان یک ابزار مفید برای تشخیص پروفیل توزیع چوب و مواد پلاستیکی در داخل انواع مختلف کامپوزیت‌های چوب – پلاستیک مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به این موضوع، جزء پلاستیکی لایه‌های سطح HDPE ، rHDPE و کامپوزیت‌های PP به میزان معناداری بیشتر از نوع لایه هسته‌ای آن می‌باشد و در عین حال توزیع همگن در کامپوزیت LDPE مشاهده شد. در بین کلیه کامپوزیت‌های چوب- پلاستیک، کامپوزیت PS بدترین نوع توزیع / پراکندگی را نشان داد.
کلمات کلیدی : انعکاس کلی میرا شده – طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه (ATR-FTIR)، پروفیل توزیعی، تحلیل جزء اصلی، پلاستیک بازیافتی، کامپوزیت‌های چوب- پلاستیک
مقدمه
یکی از ویژگیهای مهم در صنعت پلاستیک سازی کاربرد کامپوزیت های چوب – پلاستیک (WPC) می باشد (Rothlin، ۲۰۰۷). در این راستا، بازار جهانی این کامپوزیت‌ها رشدی دو رقمی را در آمریکای شمالی و اروپا تجربه کرده است و میزان رشد لایه‌های پوششی کامپوزیت‌های چوب ـ پلاستیک در بازار به بیش از ۳۰% در سال ۲۰۱۱ می رسد (Klyosov، ۲۰۰۷). ترموپلاستیک‌های خام، نظیر پلی اتلین با چگالی کم و زیاد (HDPE و LDPE)، پلی پروپلین (PP) و پلی استرین (PS) به عنوان بهترین محصولات کامپوزیت چوب – پلاستیک به شمار می‌آیند (Nair و همکاران، ۲۰۰۱). به علاوه، مشخص شده است که کلیه پلاستیکهای بازیافتی، با قابلیت ذوب و فرآوری در زیر دمای تخریب، و قابلیت کاربرد در فرآوری های چوب یا دیگر فیلرهای لیگنوسلولزی، غالبا برای تولید کامپوزیت‌های چوب- پلاستیک مفید می‌باشند (Najafi و همکاران، ۲۰۰۷). بنابر این، در خلال دهه گذشته، بکارگیری ترمو پلاستیک بازیافتی برای تولید کامپوزیت‌های چوب – پلاستیک مورد توجه قرار گرفته است. با این وجود، تنها مطالعات اندکی در زمینه ویژگی های عملکرد این محصول، مخصوصا توزیع ماده و پروفیل‌های چگالی مرتبط با کامپوزیت‌های چوب ـ پلاستیک مختلف وجود داشته اند. به علاوه امر تشخیص انواع مختلف این کامپوزیت‌ها نیز مشکل می‌باشد که علت آن نیز وجود ظاهری مشابه است که خود سبب بروز مشکلاتی در زمینه دسته بندی و بازیافت آنها خواهد شد، آن هم با توجه بدانکه این کامپوزیت‌ها را در انتهای دوره حیات / مصرف آنها دور می‌اندازیم.
پنج کامپوزیت چوب پلاستیک با طیف سنجی FTIR
مواد و روشها
آماده سازی ذرات چوب
Trema orientalis (L.) Blume ، یک گونه چوبی با رشد سریع، کشت شده در جنگل آزمایشی دانشگاه ملی چانگ هزین در بخش Nan-Tou، به عنوان نمونه مورد بررسی قرار گرفت. پلاستیکهای چوبی با استفاده از فرآیند آسیاب چکشی و غربال‌گری آماده شدند. اجزای بین شبکه الک شماره های ۶ و ۱۶ مورد بررسی قرار گرفتند.
پلاستیک
پلاستیکهای خام تجاری: (۱) نوع خام ] HDPEUnithene LH901؛ شاخص جریان مذاب (MFI): 0.95 g/10 دقیقه، چگالی: ۰٫۹۵ g cm-3[، (۲) LDPE(Paxothene NA248 ؛MFI:46.00 g/10 دقیقه، چگالی: ۰٫۹۲ g cm-3)، (۳) PP (Globalene PT100؛ MFI: 1.60 g/10 دقیقه، چگالی: ۰٫۹۰ g cm-3)، (۴)، PS (Polyrex PG-80؛ MFI:4.00 g/10 دقیقه، چگالی: ۱٫۰۵ g cm-3)، منبع : این مواد از شرکت USI (Kaohsing، تایوان)، شرکت صنایع شیمیاییLCY (Kaohsing، تایوان) و شرکت Chi-Mei (Tainan، تایوان) خریداری شد. یک HDPE بازیافتی (rHDPE؛ MFI: 0.22 g/10 دقیقه، چگالی: ۰٫۹۵ g cm-3) نیز به وسیله شرکت پلیمرهای اوربیت Ltd (aichung، تایوان) تهیه شد. کلیه این دانه های پلاستکی در یک آسیاب سایشی به منظور کاهش اندازه ذرات آنها به کمتر از ۲۰ مش قبل از فرآیند کامپوزیت آسیاب شدند.
پنج کامپوزیت چوب پلاستیک با طیف سنجی FTIR
فرآوری کامپوزیت
تولید کامپوزیت‌های چوب- پلاستیک: فرآیند پرس کاری مسطح بر حسب نکته نظر Chen و همکاران (۲۰۰۶) به کار گرفته شد. ضریب وزنی ذرات چوبی خشک شده در کوره (محتوای رطوبت کمتر از ۳ درصد) و پودر پلاستیک به میزان ۴۰/۶۰ (درصد وزنی) بوده است. چگالی مورد انتظار کامپوزیت‌های چوب – پلاستیک به میزان ۰٫۸۵”۰٫۰۵ g cm-3 می‌باشد. فرمت این کامپوزیت‌ها نیز عبارتند از: mm 300´mm 200 با ضخامت mm 12. کلیه کامپوزیت‌های چوب- پلاستیک در یک فرآیند پرس‌کاری دو مرحله ای تولید شدند: (۱) پرس‌کاری گرم در دمای ۱۷۰ الی ۲۰۰ درجه سانتیگراد (۱۷۰ درجه سانتیگراد برای LDPE، ۱۸۰ درجه سانتیگراد برای HDPE ، rHDPE و PS؛ ۲۰۰ درجه سانتیگراد برای PP) به مدت ۸ دقیقه؛ و (۲) عملیات تکمیل با استفاده از فرآیند پرس‌کاری سرد تا حاصل آمدن دمای مطلوب کاهش یافته تا ۲۵ درجه سانتیگراد (حدود ۱۰ الی ۱۲ دقیقه) تداوم یافت.
تعیین خواص کامپوزیت
چگالی، جذب آب، باد کردگی ضخامت، خواص خمشی (MOR و MOE) و استحکام پیوند داخلی، برحسب استاندارد ملی چین CNS 2215 مشخص گردید. داده‌های MOR و MOE بوسیله آزمایش خمشی سه نقطه‌ای استاتیک با یک سرعت بارگیری ۱۰ میلیمتری در دقیقه انجام شد و طیف / حوزه مشمول شده آن نیز ۱۸۰ میلیمتر (اندازه نمونه ۲۳۰ ´۵۰´۱۲ میلیمتر مکعب) بوده است. استحکام پیوند داخلی بر روی نمونههای دارای ابعاد ۵۰´۵۰´۱۲ میلیمتر مکعب در یک سرعت کششی ۲ میلیمتر در دقیقه انجام گردید این نمونه‌ها تحت شرایط ۲۰ درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ۶۵ درصد برای مدت ۲ هفته قبل از تست شدن تحت محافظت قرار گرفتند. حداقل پنج نمونه هر ترکیب آزمایش شد.
ارزیابی پروفیل چگالی عمودی
پروفیل‌های چگالی عمودی نمونه‌ها (mm 25 ´mm50 و mm 12) با استفاده از یک پروفایلر / پروفیل کننده با چگالی اشعه xQTRS-01X (سیستم‌های برآورد، NT ، ایالات متحده) مورد آنالیز قرار گرفتند. ۱۸ نمونه از هر ترکیب نیز مورد بررسی قرار داده شد و برآوردها در فواصل ۰۴/۰ میلیمتری مشخص گردیدند.
برآوردهای طیفی ATR-FTIR
ادوات کاربردی برای ترکیبات انعکاس کلی میرآیی FTIR (ATR-FTIR) عبارتند از : طیف سنج با طیف ۱۰۰ FTIR (پرکین- المر،Bucks، انگلستان) مجهز به یک تشخیص‌گر DTGS و دستگاه جانبی MIRacle ATR (Pike Technologies، WI ، ایالات متحده). این طیف‌ها به وسیله بهره‌گیری از یک فرآیند هم روبشی ۳۲ مرحله ای با رزولوشن / تفکیک cm-1 4 در محدوده از ۶۵۰ تا cm-1 4000 جمع‌آوری شد. پنج طیف در دمای اتاق برای هر نمونه حاصل آمده تا آنکه ۲۵ طیف برای هرکامپوزیت به دست آید.
میکروسکپ الکترونی روبشی
ریخت شناسی ذرات چوبی و پلاستیک ها در این کامپوزیت ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. در پی انجام یک آزمایش پیوند داخلی، سطح دارای شکستگی کامپوزیت‌ها، خشک شده و سپس با استفاده از TM-1000 (ژاپن) که مجهز به یک ولتاژ تسریع کننده ۱۵ کیلو وات می‌باشد تصویر برداری شد. پس از آن نمونه‌ها به صورت عمود بر سطح شکستگی مشاهده شدند.
آنالیز واریانس
کلیه نتایج به عنوان میانگین ±SD مشخص گردیدند. اهمیت این تفاوت با استفاده از آزمون Scheffe محاسبه شد، مقادیر P 05/0> به صورت معنادار مشخص گردید.
پنج کامپوزیت چوب پلاستیک با طیف سنجی FTIR
نتایج و مباحث
خواص فیزیکی – مکانیکی انواع مختلف کامپوزیت‌های چوب – پلاستیک
برخی از خواص فیزیومکانیکی کامپوزیت‌ها در جدول ۱ لیست شده‌اند. چگالی کلیه نمونه‌ها در محدوده ۸۱/۰ الی g cm-3 ۸۴/۰ بوده و هیچگونه اهمیت معنی داری در بین آنها دیده نمی‌شود. با این وجود، پس از ۲۴ ساعت اشباع در آب، میزان ضخامت بادکردگی و جذب آّب نمونههای اشباع شده به طور معناداری تحت تاثیر نوع پلاستیک موجود در کامپوزیت‌های چوب- پلاستیک بوده است. کامپوزیت‌های ساخته شده از PS دارای بالاترین میزان ضخامت بادکردگی (۸/۶درصد) و جذب آب (۱/۳۱ درصد) می‌باشند. در مقابل، کامپوزیت‌های مبتنی بر HDPE و rHDPE معرف پائین‌ترین مقادیر بدون تفاوت‌های معنادار بیناین دو کامپوزیت می‌باشند. این امر به خوبی شناخته شده است که جذب رطوبت در کامپوزیت‌ها، که در طی اعمال این فرآیند تشکیل می‌شود، عمدتا به واسطه وجود شکاف‌ها و نقص هایی در بین سطوح مشترک یا میانجی آنها و همچنین ریز ترک ها در ماتریس می‌باشد (Adhikary و همکاران، ۲۰۰۸)، به علاوه طبیعت آبدوستی خمیر چوب نیز در این زمینه نقش ایفا می‌نماید. میزان ذره چوب در کلیه فرمولاسیون‌های کامپوزیت به صورت ثابت مشخص شده است. بر این مبنا، این نتایج معرف آن می‌باشند که PS به عنوان کم موثرترین پلاستیک در زمینه تشکیل سطوح میانجی متناسب برای چوب بوده و از این طریق منجر به بالاترین میزان جذب آب می‌شود.
نمای توزیعی مواد چوب و پلاستیک در کامپوزیت‌های چوب – پلاستیک مختلف
این امر به خوبی شناخته شده است که یکنواختی مواد لیکنوسلولزی که در یک ماتریس پلیمری انتشار می‌یابند به میزان زیادی تحت تاثیر رفتار مکانیکی کامپوزیت‌ها خواهد بود (Raj و همکاران، ۱۹۸۹؛ و Chen و همکاران، ۲۰۰۶). به طور متعارف، سازماندهی الیاف در داخل کامپوزیت‌ها بوسیله SEM قابل مشاهده می‌باشد، اما تشخیص کمی برش عمودی چوب- پلاستیک با استفاده از SEM مشکل می‌باشد. در مقابل استفاده از سیستم طیف سنجی ATR-FTIR به عنوان یک نمونه به طور مستقیم و انعطاف‌پذیر و حساس در شرایط محیطی و با تکنیک مشخص برای چوب و کامپوزیت‌های مبتنی برچوب قابل توجه بوده و نتایج آن را می‌توان مد نظر قرار داد (Stark و Matuana، ۲۰۰۷؛ Rana و همکاران، ۲۰۰۸). در این مطالعه، طیف‌سنجی ATR-FTIR جهت توصیف پروفیل توزیع چوب و مواد پلاستیکی در مسیر ضخامت مورد استفاده قرار گرفته است. شکل ۲ معرف طیف پلاستیک و چوب می‌باشد. چوب دارای یک پیوند جذب مخصوص در cm-1 1033 است (C-O سلولز – کششی) (cellulose C-O stretch) . با این وجود، این پیوند در طیف پلاستیک ها قابل مشاهده نیست. در عوض، کلیه طیف‌های HDPE ، rHDPE ، LDPE و PP نشان دهنده پیوند جذب قدرتمندی در cm-1 2916 می‌باشند (CH2 نامتقارن – کششی) (asymmetric CH2 stretch). البته مورد استثنای این قضیه طیف PS است، که نشان دهنده یک پیوند خاص در cm-1 696 می‌باشد (دفرمه شدگی خارج از سطح sC-H). « اندیس های پلاستیک» (PI) برمبنای ضرایب جذب cm-1 1033/cm-1 696 برای کامپوزیت PS و cm-1 1033/cm-1 2919 برای دیگر چهار کامپوزیت مورد بررسی محاسبه شدند.
تشخیص کامپوزیت های چوب– پلاستیک با استفاده از طیف سنجی ATR-FTIRدر ترکیب با PCA
امر تشخیص یک نوع ـ کامپوزیت چوب- پلاستیک با استفاده از خواص فیزیومکانیکی آن مشکل می‌باشد. با این وجود طیف سنجی نوسانی را می‌توان به عنوان یک روش مناسب برای این منظور مد نظر قرار داد. (Faix، ۱۹۹۱؛ Kotilainen و همکاران، ۲۰۰۰). بنابراین در این مطالعه طیف‌سنجی ATR-FTIR در ترکیب با PCA جهت مشخص نمودن وجه تمایز گونه‌های کامپوزیت چوب- پلاستیک به کار گرفته شد. این امر به خوبی شناخته شده است که چنین طیف‌هایی که تبدیل به مشتق‌های ثانویه شده‌اند دارای مزیت‌های متعددی هستند: تاثیر تغییر خط مبنا از بین رفته و بنابر این وضعیت تولید مجدد این طیف‌ها مورد ارزیابی قرار می‌گیرد (Kansiz و همکاران، ۱۹۹۹). با این وجود، ویژگیهای طیفی متعارف را می‌توان به صورت آسانتری مورد تمایز قرار داد (Sandt و همکاران،۲۰۰۳). یک PCA با میانگین ـ مرکزی برمبنای مشتق دوم طیف‌های ATR در محدوده ۱۶۵۰–۶۵۰ cm-1 انجام شد (شکل ۵ الف). جداسازی متمایز و خوشه بندی بین ۵ کامپوزیت به طور آشکار مشخص می‌باشد.
پنج کامپوزیت چوب پلاستیک با طیف سنجی FTIR
نتیجه گیری
خواص فیزیومکانیکی کامپوزیت‌های چوب- پلاستیک به میزان زیادی تحت تاثیر توزیع مواد لیگنوسلولزی و نوع پلاستیک موجود در کامپوزیت های چوب – پلاستیک WPC)ها) می‌باشند. کامپوزیت‌های حاوی HDPE (کامپوزیت‌های اصلی و بازیافتی) نشان دهنده بهترین حالت ثبات ابعادی و پایداری در برابر جذب آب می‌باشند، در حالیکه کامپوزیت مبتنی بر – PS بدترین حالت را از خود نشان می‌دهد. با توجه به خواص مکانیکی، کامپوزیت مبتنی بر ـPP نشان دهنده مستحکم‌ترین پیوند در این زمینه می‌باشد و پس از آن کامپوزیت‌های HDPE ، rHDPE، PS و LDPE قرار می‌گیرند. طیف سنجی ATR-FTIR به طور موفقیت‌آمیزی برای تشخیص پروفیل / نیمرخ توزیعی مواد چوب و پلاستیک در داخل کامپوزیت‌های چوب – پلاستیک به کار گرفته شده است. به علاوه، ATR-FTIR که با PCA ترکیب شده است قابلیت تمایز گونه‌های WPC را خواهد داشت. انواع مختلف کامپوزیت‌های چوب- پلاستیک را می‌توان به راحتی با استفاده از این روش متمایز ساخت. علی‌الخصوص، این امر برای مشخص نمودن تمایز بین کامپوزیت‌های LDPE و HDPE کاملا مناسب است. در بررسی‌های آتی، آب پذیری و دوام انواع مختلف کامپوزیت‌های چوب- پلاستیک با استفاده از ATR-FTIR/PCA مورد بررسی قرار می‌گیرند تا آنکه تفاوت‌های اصلی شیمیایی در طی دوره‌های رویارویی مختلف درک و مشخص شوند.
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.
