وبلاگ

سی داوتیسچ^[۳۳] (۱۹۲۸) پودر راش و کاج را با بهره گرفتن از پیریدین یا دی متیل لاتیدین به عنوان کاتالیزور استیله کرد. درصد افزایش وزن بدست آمده ۳۰ تا ۳۵ درصد بعد از ۱۵ تا ۳۵ روز در ۱۰۰ درجه سلسیوس بود. تارکو^[۳۴] (۱۹۴۵) اولین بار کاربرد چوب استیله شده در آب را برای تثبیت چوب و عدم بالک شدگی شرح داد(راول^[۳۵]، ۲۰۰۶).

۱-۲-۱۷-استیلاسیون
استیله‏‏‏کردن یکی از روش های پرکاربرد در زمینه اصلاح شیمیایی چوب می­باشد. این فناوری نسبتاً نوین در اصلاح چوب و فرآورده ­های چوبی مانند تخته خرده چوب و چوب­پلاستیک مورد توجه قرارگرفته و پژوهشگران متعددی را به خود جلب کرده است. استیله­کردن از جمله واکنش های استری می‏‏‏باشد. و مبنای آن جایگزینی گروه‏‏‏های استیل با گروه‏‏‏های هیدروکسیلی بسپارهای سازنده دیواره سلولی می­باشد (حاج­حسنی و همکاران، ۱۳۸۶). سریعترین واکنش در برابر گروه ­های استیل را لیگنین می­دهد. به طوریکه تقریباً تمامی هیدروکسیل توسط گروه ­های استیل جایگزین می­ شود. همچنین ۲۵ % گروه ­های هیدروکسیل همی­سلولز نیز جایگزین می­ شود. و عدم جایگزینی هیدروکسیل سلولز نیز دیده شده است (جایگزینی مقدارهیدروکسیل دردسترس درسطح منطقه آمورف) (راول، ۲۰۰۶). برای استیله­کردن از اسیدهای انیدرید و کربوکسیلیک استفاده می­ کنند. درجریان استیله­کردن ساختار شیمیایی الیاف تغییر می­نماید. و با توجه به شدت فرایند استیلاسیون میزان جذب رطوبت به شدت کاهش می یابد. واکنش انیدرید استیک با چوب سبب استری شدن گروه های هیدروکسیل در دسترس دیواره سلولی می‏‏‏شود. دراین واکنش یک محصول فرعی نیز تشکیل می‏‏‏شود که اسید استیک است و بایستی حذف شود. درحالیکه ذرات چوب و فیبرها به آسانی استیله می‏‏‏شوند اما استیلاسیون چوب ماسیو بسیار مشکل است. استیلاسیون واکنش افزایش تکی است به این مفهوم که یک گروه استیل بر روی یک گروه هیدروکسیل بدون هیچ پلیمریزاسیونی قرار می‏‏‏گیرد (مرادپورو ماستری، ۱۳۹۰).

شکل ۹- واکنش بین انیدرید و چوب
بنابراین همه افزایش وزن در استیل می‏‏‏تواند به طور مستقیم به واحد های بلوک شده گروه‏‏‏های هیدروکسیل تبدیل شود. این مساله برای واکنش‏‏‏هایی که زنجیره پلی­مر تشکیل شده صدق نمی_کند (برای مثال اپوکسید‏‏‏ها و ایزوسیانات که در این حالت افزایش وزن نمی‏‏‏تواند به واحد­های بلوک شده گروه ­های هیدروکسیل تبدیل شود).
۱-۲-۱۸-دیگر مواد استیله کننده
اسید کربوکسیلیک- اسید کلریدریک – گاز کتن
واکنش اسیدهای کربوکسیلیک با چوب مانند واکنش انیدرید معمولی می باشد، ولی به علت بار الکتریکی مثبت کم کربن اسیل در اسید کربوکسیلیک در مقایسه با انیدرید‏‏‏ها واکنش به مقدار زیاد کاهش پیدا می‏‏‏کند. برای این منظور از یک کاتالیست­ اسید اغلب برای ارتقاء واکنش استفاده می‏‏‏شود. بنابراین درمطالعه واکنش اسید کربوکسیلیک با چوب، تریفلورور استیک اسید(TFA) به عنوان کاتالیست استفاده می شود (هیل ، ۲۰۰۶).

شکل ۱۰- کاتالیست اسید در واکنش چوب با اسید کربوکسیلیک
چوب می تواند با اسید کلرید استری شود و کلرید هیدروژن نیز آزاد می کند.

شکل ۱۱- واکنش چوب با کلرید اسید
از اسید استیک هم برای استیله کردن می‏‏‏توان استفاده نمود، اما سرعت واکنش کم است و نیاز به کاتالیزور دارد. اسیدکلریدریک هم دارای محصول جانبی است و باعث تخریب دیواره سلولی می‏‏‏شود. اما واکنش چوب با اسید کربوکسیلیک هیچ محصول جانبی ندارد (هیل ، ۲۰۰۶)
در واکنش چوب با انیدریداستیک در مرحله واکنش، اسیداستیک به عنوان محصول جانبی تولید می‏‏‏شود. که باید از چوب خارج شود، برای این منظور گاز کتن برای استیلاسیون مورد مطالعه قرار گرفت. کتن برای واکنش با چوب توسط پیرولیز دی­کتن تولید می‌شود. در‏‏‏صورتی که چوب مرطوب نباشد اسید استیک تولید نمی‏‏‏شود. کتن مشکلاتی از قبیل سمی بودن شدید و قابلیت اشتعال را دارد و تجاری نیست (هیل ، ۲۰۰۶).

شکل ۱۲- a) استیلاسیون چوب با گاز کتن b) استیلاسیون چوب با دی‌کتن
از انیدریدهای حلقوی نیز برای اصلاح چوب استفاده می­ کنند و در اثر واکنش این انیدرید­ها با چوب(اتصال کوالانسی) محصول جانبی ایجاد نمی‏‏‏شود. مالئیک‏‏‏انیدرید یک انیدرید حلقوی است که دارای پیوند دوگانه می‏‏‏باشد و در اثر اتصال با چوب پیوند کوالانسی از نوع استری ایجاد می‏‏‏کند.

شکل ۱۳- واکنش چوب با مالئیک‏‏‏انیدرید
پیوند استر با آب می­شکند و دچار آبشویی می­ شود. پس اگر برای اصلاح چوب از مالئیک انیدرید استفاده شود ثبات ابعادی چوب بهبود نمی‏‏‏یابد، چون اتصال گروه کربوکسیل با پیونداستری به چوب احتمال هیدرولیز را توسط آب افزایش می‏‏‏دهد وپیوند می‏‏‏شکند. مالئیک‌انیدرید به عنوان جفت کننده در ایجاد اتصال بین مواد غیر قطبی با چوب کاربرد دارد.
هر جفت کننده دو عامل دارد:
الف) پیوند دوگانه که می‏‏‏تواند یک پیوند تشکیل دهد.
ب) گروه انیدریدی که می‏‏‏تواند با چوب واکنش دهد.
انیدرید­های حلقوی دارای پیوند دوگانه و گروه های انیدریدی می‏‏‏باشند و به عنوان جفت‏‏‏کننده می‏‏‏توانند عمل کنند. انیدرید مالئیک یک انیدرید حلقوی دارای پیوند دوگانه است و می‏‏‏تواند بین یک ماده ترموپلاست و چوب پیوند ایجاد نماید. در ساخت چند سازه‏‏‏های چوب پلاستیک، انیدرید مالئیک می‏‏‏تواند به عنوان یک جفت کننده عمل نماید.
دراثر اضافه شدن انیدرید حلقوی به چوب گروه کربوکسیل ایجاد می‏‏‏شود که باعث اکسایش چوب می‏‏‏شود و احتمال شکستن پلی­مرهای چوب از این محل بیشتر است. در حرارت­های بالا و در حضور اکسیژن نیز گروه کربوکسیل در چوب ایجاد می‏‏‏شود و خود چوب نیز در اثر اکسیداسیون گروه کربوکسیل ایجاد می کند.
پلی اولفین­ها مواد غیرقطبی هستند و از آنجا که چوب یک ماده قطبی است با هم سازگاری ندارند و از جفت کننده (مالئیک انیدرید) برای حل این مشکل استفاده می‏‏‏کنند.
مالئیک انیدرید از طریق پیوند دوگانه با پلی اولفین و از طریق انیدرید با چوب اتصال برقرار می‏‏‏کند.

شکل ۱۴- مکانیسم جفت‏کنندگی مالئیک انیدرید
چوب وقتی‏‏‏که استیله می‏‏‏شود از درجه قطبیت آن کاسته می‏‏‏شود و سازگاری آن با اولفین‏‏‏ها بهتر می‏‏‏شود و این افزایش سازگاری با افزایش خواص مکانیکی همراه است (هیل، ۲۰۰۶).
ساکسنیک انیدرید مانند مالئیک است اما دارای پیوند دوگانه نیست و نمی‏‏‏تواند یک جفت کننده باشد.

شکل ۱۵ - واکنش چوب با ساکسنیک انیدرید
گروه کربوکسیلی که در نتیجه واکنش به چوب اضافه می‏‏‏شود(a) دردمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد با یک گروه هیدروکسیل دیگر واکنش داده و یک پیوند استری ایجاد می‏‏‏کند و در نتیجه پیوند عرضی بین دو گروه هیدروکسیل چوب به وسیله انیدرید حاصل می‌شود (b) احتمال هیدرولیز چوب در آب کاهش می‏‏‏یابد.
پس هیدرولیز شدن بستگی به آزاد بودن گروه کربوکسیل دارد و با برقراری پیوند عرضی احتمال هیدرولیز کاهش می‏‏‏یابد.
از مواد دیگری که برای اصلاح چوب بکار گرفته شده‏‏‏اند ایزو سیانات می‏‏‏باشد. دراثر واکنش این ماده با چوب محصول فرعی ایجاد نمی‏‏‏شود و پیوند از نوع استرکربامات تشکیل می‏‏‏شود.

شکل ۱۶- واکنش چوب با ایزوسیانات
در اثر واکنش بین ایزوسیانات و چوب مقاومت به پوسیدگی خوبی به دست می‏‏‏آید. ماده ایزوسیانات قابل انفجار است و مشکل حمل و نقل دارد.
واکنش اپوکسید (اپوکسید یک اتر حلقوی است و در واکنش با چوب پیوند اتری تشکیل می‏‏‏شود) با چوب منجر به شکل گیری یک اتصال دیگر با پلی­مر دیواره سلولی به علت واکنش گروه ­های هیدروکسیل دیواره سلولی با حلقه سه عضوی گروه اپوکسید می‏‏‏شود. همچنین در هنگام شکل گیری واکنش یک گروه هیدروکسیل دیگر شکل می‏‏‏گیرد که ممکن است با دیگر اپوکسید ها واکنش دهد.

شکل ۱۷- واکنش چوب با اپوکسید
در واکنش بین چوب و آلدهیدها پیوند عرضی به وجود می‏‏‏آید.
مانند واکنش چوب با اسیدهای کربوکسلیک واکنش چوب با آلدهید نیاز به استفاه از کاتالیزور اسید دارد بیشتر مطالعات واکنش در این بخش مربوط به واکنش چوب با فرم‏‏‏آلدهید می‏‏‏باشد. همان طوری که در شکل زیر می بینید فرم­آلدهید می‏‏‏تواند با ۲ گروه هیدروکیسل چوب در بین دیواره سلولی واکنش دهد که نتیجه آن اتصال عرضی می‏‏‏باشد. اولین قسمت واکنش شکل گیری همی استال و بعد از آن استال است.

شکل ۱۸- واکنش چوب با فرم آلدئید
کاتالیزور اسیدی باعث تخریب چوب می‏‏‏شود و خواص مکانیکی چوب را کاهش می‏‏‏دهد.