ارزيابي خواص چندسازه حاصل از آرد كاه برنج و پلي پروپيلن بازيافتي در برابر هوازدگي تسريع شده

Properties of rice straw flour and recycled polypropylene composites exposed to accelerated weathering

سابقه و هدف: چندسازه هاي چوب پلاستيك به طور فزاينده اي براي كاربردهاي غيرسازه اي در صنايع خودرو، مبلمان و ساختمان سازي مورد استفاده قرار گرفته است. با وجود پيشرفتهاي قابل توجهي كه در زمينه ساخت و فناوري توليد اين چندسازه ها صورت گرفته، كاربرد آنها در محيط خارج ساختمان همچنان به عنوان نگراني عمده مطرح است. قرار گرفتن چندسازه هاي چوب پلاستيك در معرض شرايط محيطي مختلف نظير: رطوبت، دما و نور اشعه فرابنفش، باعث ايجاد تغيير در ويژگي هاي ساختاري اين چندسازه ها مي شود. در نتيجه تغيير رنگ، افت زيبايي ظاهري، كاهش استحكام مكانيكي و محدوديت عملكردي آنها را به همراه دارد. اين پژوهش با هدف بررسي تأثير هوازدگي بر ويژگي هاي مكانيكي، گرمايي و رنگي چندسازه هاي ساخته شده از آرد كاه برنج و پلي پروپيلن خام و بازيافتي انجام شد. مواد و روش ها: آرد كاه برنج با هر يك از دو نوع پلي پروپيلن خام و بازيافتي به همراه ماده سازگاركننده مالئيك دار در دستگاه مخلوط كن داخلي در دماي 180 درجه سانتي گراد و سرعت 60 دور در دقيقه تركيب شده و سپس نمونه هاي آزموني با استفاده از روش قالب گيري تزريقي ساخته شدند. آرد كاه برنج با نسبت وزني 50 درصد با پلي پروپيلن مخلوط شد، و ماده سازگاركننده به ميزان 2 درصد وزني در تمام تيمارها به كار رفت. فرايند هوازدگي تسريع شده بر روي نمونه ها توسط دستگاه هوازدگي مصنوعي اطلس زنون ب ه مدت 2000 ساعت انجام شد. در نهايت آزمون هاي مكانيكي، گرمايي و رنگ سنجي برروي نمونه ها انجام گرفت و نتايج آن با نمونه هاي شاهد (هوانزده) مقايسه شد. يافته ها: نتايج نشان داد كه با افزايش مدت زمان هوازدگي، مقاومت خمشي و مدول الاستيسيته نمونه ها كاهش يافت. از طرف ديگر، چندسازه ها بعد از هوازدگي به شدت دچار تغيير رنگ شدند، به نحوي كه ميزان روشني در آنها افزايش يافت. آزمون گرماسنجي روبشي تفاضلي آشكار ساخت كه با افزايش مدت زمان هوازدگي، پايداري گرمايي (دماي ذوب ، دماي بلورينگي و درجه بلورينگي ) چندسازه ها، به دليل تخريب زنجيره پليمري ناشي از فرسايش نوري كاهش مي يابد . بيشترين ميزان روشني و تغيير رنگ در چندسازه هاي حاصل از پلي پروپيلن بازيافتي مشاهده شد. در حالي كه چندسازه هاي حاصل از پلي پروپيلن خام در مقايسه با انواع حاصل از پلي پروپيلن بازيافتي، استحكام مكانيكي و پايداري گرمايي بهتري از خود نشان دادند. نتيجه گيري: يافته هاي اين پژوهش نشان داد كه چندسازه هاي ساخته شده از آرد كاه برنج و پلي پروپيلن بازيافتي در مقايسه با ساير نمونه ها، از دوام كمتري در برابر هوازدگي برخوردار است.

Background and objectives: Wood-plastic composites (WPCs) are increasingly used for non-structural applications in the automotive, furniture and building industries. Despite remarkable progresses in manufacturing and processing technologies for WPCs products, the application of WPCs in an outdoor environment is still a major concern. Exposure of WPCs to varying environmental conditions such as moisture, temperature and UV radiation results in changes to the structure of these materials. Consequently, the color change, loss of aesthetic appeal and mechanical property, and decrease of their performance applications have been affected. This research was carried out to investigate on the effect of weathering on the mechanical, thermal and color properties of rice straw flour (RF) and virgin/recycled polypropylene (VPP or RPP) composites. Materials and methods: Rice straw flour (RF) was mixed with both virgin and recycled polypropylene (VPP or RPP) and MAPP at 180 °C and 60 rpm in an internal mixer, and the samples were made by injection molding. The ratio of PP was 50% based on oven-dry weight of RF. The amount of coupling agent was fixed at 2% for all formulations. Accelerated weathering of samples was conducted in a xenon arc-type light exposure apparatus for 2000 hours. Finally, the mechanical and thermal properties and color measurement of samples were tested, and compared with control samples (unweathered). Results: Results indicated that the flexural strength and tensile modulus of samples decreased with the increase in weathering exposure time. The color of composites sharply changed after accelerated weathering, and the lightness of samples increased. Differential scanning calorimetriy (DSC) test revealed that the thermal stability of composites (the melting temperature, crystallization temperature and crystallinity) decreased with increase in weathering exposure time, due to the polymer chain scission deterioration by photdegradation process. The highest lightness and color change in the RF/RPP composites was observed. However, the VPP samples showed higher mechanical strength and thermal stability than RPP. Conclusion: The findings showed that the RF/RPP composites had lower durability against weathering compared with other ones.