| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 3,021 |
| تعداد مقالات | 33,767 |
| تعداد مشاهده مقاله | 45,085,642 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 50,527,277 |
اثر دی‌آمونیوم فسفات و نانورس بر دیرسوز کنند‌گی و ویژگیهای مقاومتی کاغذ حاصل ازخمیر سودای باگاس | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 31 تیر 1404 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.368847.1800 | ||
| نویسندگان | ||
| سلیمان ظاهری* 1؛ علی قاسمیان2؛ محمد رضا دهقانی فیروز آبادی3؛ قاسم اسدپور4 | ||
| 1دانشکده منابع طبیعی ساری | ||
| 2گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران، صندوق پستی ۴۹۱۳۸۱۵۷۳۹ | ||
| 3دانشیار، گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران، صندوق پستی ۴۹۱۳۸۱۵۷۳۹ | ||
| 4دانشیار، گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران،صندوق پستی 4818168984 | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: کاغذ سلولزی یک منبع مهم تجدیدپذیر است و از سلولز، همی‌سلولزها و لیگنین تشکیل شده است. به دلیل مزایای آن در سبک‌وزن، انعطاف‌پذیری، کم‌هزینه و دوستدار محیط‌زیست بودن استفاده میشود. بااین‌حال، کاغذ سلولزی به‌طور ذاتی قابل‌اشتعال و سوختن است. در نتیجه، اصلاح کاغذ با مواد کند‌سوز‌کننده آلی برای کاهش مقدار بلایای آتش‌سوزی و گسترش دامنه کاربرد کاغذ سلولزی قابل‌توجه است. این مطالعه به بررسی تأثیر دی‌آمونیوم فسفات و نانو رس به همراه نشاسته کاتیونی بر ویژگیهای کاغذ تولید شده از خمیر سودا باگاس پرداخته است. مواد و روش‌ها: برای این منظور، کاغذ حاصل ازخمیرسودای باگاس کارخانه پارس با وزن پایه 2- g.m 120 و ضخامت میانگین mm0.185 تهیه شد و سپس با غلظتهای مختلف دی‌آمونیوم فسفات و نانو رس (10، 20 و30 درصد) و 10درصد نشاسته کاتیونی پوششدهی شدند. عملیات پوششدهی با استفاده از دستگاه Auto Bar Coater انجام شد و نمونهها در آون با دمای 65-60 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 دقیقه خشک شدند. پس از خشک‌شدن، نمونهها به مدت 2 روز در دمای محیط قرار گرفتند. آزمون‌های مختلفی مانند مقاومت به نفوذ مایعات(آزمون Cobb)، ضخامت، زاویه تماس، مقاومت به کشش، مقاومت به ترکیدن و مقاومت به پاره شدن بر روی نمونهها انجام شد. همچنین ویژگیهای آتش کاغذ شامل: پایداری حرارتی و سوختن و اشتعال‌پذیری عمودی نیز بررسی شد. نتایج: پوششدهی کاغذ با دی‌آمونیوم فسفات (DAP) و نانو رس مونت‌موریلونیت(MMT) در حضور نشاسته کاتیونی، موجب بهبود ویژگیهای آب‌گریزی و مقاومت در برابر شعله در کاغذ شد. با این حال، به‌طور کلی، کاغذهای پوشش‌یافته با دی‌آمونیوم فسفات در مقایسه با نانو رس، عملکرد بهتری از خود نشان دادند. این برتری به دلیل تشکیل لایه‌های یکنواخت و مسدود کردن منافذ سطحی است که از نفوذ آب جلوگیری کرده و موجب افزایش خاصیت آب‌گریزی نسبت به کاغذهای پوشش‌یافته با نانو رس و نمونه کنترل میشود. استفاده از دی‌آمونیوم فسفات با غلظت بهینه ۲۰ درصد، مقاومت کششی را افزایش داده اما موجب کاهش مقاومت به پاره شدن و ترکیدن گردید. در غلظتهای بالاتر، این پوشش نقش موثرتری در بهبود ویژگیهای مکانیکی کاغذ ایفا می‌کند. افزایش غلظت دی‌آمونیوم فسفات به ۳۰ درصد، بازده زغال (Char Yield) را به میزان قابل توجهی بالا برد، که بیانگر بهبود مقاومت حرارتی کاغذ است. هر دو ماده پوششی باعث کاهش دمای تجزیه حرارتی و افزایش بازده زغال شدند و به عنوان مانعی برای پیشگیری از سوختن بیشتر عمل کردند. در آزمایش‌های اشتعال‌پذیری عمودی، کاغذهای پوشش‌یافته با دی‌آمونیوم فسفات در غلظتهای بالاتر، زمان اشتعال و طول زغال کمتری داشتند و رفتار خودخاموش‌شوندگی از خود نشان دادند. نتایج طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR)، عملکرد بازدارنده شعله در فاز متراکم را تأیید کرد. همچنین، تحلیل وزن‌سنجی حرارتی (TGA) نمونهها نشان داد که نمونه‌های تیمارشده، در مقایسه با نمونه کنترل، بالاترین درصد باقی‌مانده زغال را داشتند. بررسی شکل گسترش شعله نیز حاکی از بهبود ویژگیهای مقاومت به آتش در نمونه‌های تیمارشده نسبت به نمونه تیمار نشده بود. علاوه بر این، تمام ویژگیهای مقاومتی (مانند مقاومت کششی، مقاومت به ترکیدن و مقاومت به پاره شدن) در نمونه‌های تیمارشده بهبود یافت. در مجموع، پژوهش حاضر نشان داد که پوششدهی با دی‌آمونیوم فسفات و نانو رس در حضور نشاسته کاتیونی، موجب بهبود چشمگیر ویژگیهای فیزیکی و مقاومت به شعله در کاغذ باگاس میشود. به‌ویژه، استفاده از دی‌آمونیوم فسفات در غلظت ۳۰ درصد، بازده زغال را به ۴۸.۱۶۵ درصد رساند که معادل افزایش ۱۳۳ درصدی نسبت به نمونه شاهد و ۱۱۱ درصدی نسبت به نانو رس بود. این نتایج تأیید می‌کند که اصلاح کاغذ حاصل از خمیر سودای باگاس با این ترکیب، امکان تولید کاغذ با خواص بازدارندگی شعله بالا، بازده زغال مطلوب و بدون انتشار مواد مضری مانند هالوژن یا فرمالدئید را فراهم می‌سازد. نتیجه‌گیری: به‌‌طورکلی، استفاده از دی‌آمونیوم فسفات و نانو رس در حضور نشاسته کاتیونی به‌‌عنوان مواد پوششی می‌تواند ویژگیهای فیزیکی و مقاومتی کاغذ باگاس را بهبود ببخشد و آن را برای کاربرد‌های مختلف مقاوم به شعله مناسب‌تر سازد. بنابراین از این ورق‌‌های کاغذ تیمار شده می توان به عنوان مواد مبتنی برکاغذ مقاوم در برابر آتش استفاده کرد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پوششدهی؛ کندسوزی؛ خمیر سودای باگاس | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effect of Diammonium Phosphate and Nanoclay on the Flame Retardancy and Strength Properties of Paper Made from Bagasse Soda Pulp | ||
| نویسندگان [English] | ||
| soleiman zaheri1؛ Ali Ghasemian2؛ Mohammadreza Dehghani Firouzabadi3؛ Ghasem Asadpur4 | ||
| 1Sari Agricultural Sciences and Natural Resources UniversityFaculty of Natural Resources | ||
| 2Professor, Dept. of Paper Sciences and Engineering, Faculty of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, P.O.BOX: 4813815739, Gorgan, Iran | ||
| 3Professor, Dept. of Paper Sciences and Engineering, Faculty of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, P.O.BOX: 4813815739, Gorgan, Iran | ||
| 4Associate Prof., Dept. of , Paper Sciences and Engineering, Faculty of Wood and Paper Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, P.O.BOX:4818168984,Sari, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Abstract Background and Objective: Cellulose-based paper is an important renewable resource composed of cellulose, hemicellulose, and lignin. Due to its advantages such as lightweight, flexibility, low cost, and environmental friendliness, it is widely used. However, cellulose-based paper is inherently flammable. As a result, modifying paper with organic flame retardants is of great significance to reduce fire hazards and expand the application range of cellulose-based paper. This study investigates the effect of diammonium phosphate and nanoclay, in combination with cationic starch, on the properties of paper produced from bagasse soda pulp. Materials and Methods: For this purpose, paper was obtained from bagasse soda pulp at Pars Paper Factory, with a basis weight of 120 g/m² and an average thickness of 0.185 mm. The paper was then coated with different concentrations of diammonium phosphate and nanoclay (10, 20, and 30%) along with 10% cationic starch. The coating process was carried out using an Auto Bar Coater, and the samples were dried in an oven at 60–65°C for 10 minutes. After drying, the samples were kept at room temperature for 2 days. Various tests were conducted on the samples, including liquid penetration resistance (Cobb test), thickness, contact angle, tensile strength, burst resistance, and tear resistance. Additionally, the fire-related properties of the paper, including thermal stability, burning behavior, and vertical flammability, were evaluated. Results: Coating paper with diammonium phosphate (DAP) and montmorillonite nanoclay in the presence of cationic starch improved the paper's hydrophobic properties and flame resistance. However, overall, the DAP-coated papers demonstrated better performance compared to those coated with nanoclay. This superiority is due to the formation of uniform layers and the blockage of surface pores, which prevents water penetration and increases hydrophobicity compared to nanoclay-coated and control samples. The use of DAP at an optimal concentration of 20% increased tensile strength but led to a reduction in tear and burst strength. At higher concentrations, this coating played a more effective role in enhancing the mechanical properties of the paper.Increasing the concentration of diammonium phosphate to 30% significantly increased the char yield, indicating improved thermal resistance of the paper. Both coating materials reduced the thermal decomposition temperature and increased the char yield, acting as barriers to prevent further combustion. In vertical flammability tests, DAP-coated papers at higher concentrations exhibited shorter ignition times and lower char lengths, displaying self-extinguishing behavior. The results of Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) confirmed the flame-retardant performance in the condensed phase. Furthermore, the thermogravimetric analysis (TGA) of the samples showed that the treated samples had the highest char residue percentage compared to the control sample. The flame propagation pattern analysis also indicated improved fire resistance properties in the treated samples compared to the untreated ones. Additionally, all strength properties (such as tensile strength, burst strength, and tear strength) improved in the treated samples. Overall, this study demonstrated that coating with diammonium phosphate and nanoclay in the presence of cationic starch significantly improves the physical and flame resistance properties of bagasse paper. Notably, using DAP at a 30% concentration increased the char yield to 48.165%, equivalent to a 133% increase compared to the control sample and a 111% increase compared to nanoclay. These findings confirm that modifying paper made from bagasse soda pulp with this combination enables the production of paper with high flame-retardant properties, favorable char yield, and no emission of harmful substances such as halogens or formaldehyde. Conclusion: Overall, the use of diammonium phosphate and nanoclay in the presence of cationic starch as coating materials can improve the physical and mechanical properties of bagasse-based paper and make it more suitable for flame-resistant applications. Thus, these treated paper sheets can be used as fire-resistant paper-based materials. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Coating, Flame Retardancy, Bagasse Soda Pulp | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 4 |
||