|
|
تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران، جلد ۴۰، شماره ۲، صفحات ۱۴۹-۱۶۵
|
|
|
| عنوان فارسی |
بررسی ویژگی‌های مقاومتی و ممانعتی فیلم‌های بیونانو کامپوزیتی کربوکسی متیل کیتوسان / صمغ گوار/ نانوکریستال سلولز |
|
| چکیده فارسی مقاله |
سابقه و هدف: استفاده از پلیمرهای با مشتقات نفتی در صنعت بسته‌بندی، به دلیل زیست تخریب‌ناپذیر بودن، باعث ایجاد مشکلات زیست‌محیطی شده است. توسعه بسته‌بندی فعال و زیست‌تخریب‌پذیر با پوشش‌دهی زیست پلیمرها روی مواد بسته‌بندی امکان‌پذیر است. در این پژوهش سعی شده از مواد زیست‌تخریب‌پذیر که به‌راحتی پس از استفاده در محیط‌زیست تجزیه می‌شوند استفاده شود. در این راستا، تأثیر تیمارهای مختلف با کربوکسی متیل کیتوسان (CMCh)، صمغ گوار خالص شده (PGG) و نانوکریستال سلولز (NCC) روی خواص مقاومتی و ممانعتی فیلم‌های بیونانو کامپوزیتی بررسی شد. مواد و روشها: پودر کربوکسی متیل کیتوسان و صمغ گوار خالص شده به‌صورت جداگانه همراه با گلیسرول (40 درصد وزنی بیوپلیمرها) به‌عنوان نرم‌کننده در آب مقطر حل شدند. سپس محلول‌های تشکیل‌دهنده بیوکامپوزیت را روی همزن مغناطیسی به ترتیب به مدت 120 و 90 دقیقه حرارت داده تا بیوپلیمرها به‌طور کامل حل گردیدند. در پایان به مدت 30 دقیقه برای خنک شدن و خروج کامل حباب‌های هوا به حالت ساکن قرار گرفتند. همچنین سوسپانسیون نانوکریستال سلولز (3، 6 و 9 درصد نسبت به بیوپلیمرها) را که از حل نمودن در آب مقطر توسط دستگاه فراصوت در مدت 3 دقیقه تهیه شده به محلول بیوکامپوزیتی با نسبت‌های ترکیبی (30:70، 50:50 و 70:30) افزوده و سوسپانسیون نهایی را روی همزن مغناطیسی به مدت 120 دقیقه حرارت دادیم و به‌طور کامل حل گردید. سپس به‌منظور خنک شدن و خروج کامل حباب‌های هوا، به مدت 30 دقیقه به حالت ساکن قرار داده شد. در پایان آن را سانتریفوژ کرده و به‌مدت 2 دقیقه برای خروج کامل حباب‌های هوا به حالت ساکن قرار دادیم. درنهایت 25 گرم از ژل داخل پتری‌دیش پلی‌استایرنی با قطرcm 10 ریخته شد و پتری‌دیش‌ها به مدت 24 ساعت در آون با دمای °C50 قرار گرفتند. همچنین آزمون‌های مورفولوژی کربوکسی متیل کیتوسان و فیلم‌های بیونانو کامپوزیتی و ویژگی‌های مقاومتی و ممانعتی تیمارها مطالعه شدند. نتایج: نتایج حاصل از اندازه‌گیری ویژگی‌های مقاومتی فیلم‌های بیوپلیمری نشان داد که با افزایش نانوکریستال سلولز تا سطح 6 درصد استحکام کششی تیمارها افزایش چشمگیری داشته و بیشترین میزان مربوط به فیلم‌های (6%/50/50) CMCh/ PGG/ NCC است. همچنین با افزایش نانوکریستال سلولز تا سطح 9 درصد به دلیل تجمع ذرات نانوکریستال در یک ناحیه، استحکام کششی بیونانو کامپوزیت‌ها کاهش یافت. همچنین نانوکریستال سلولز به دلیل منشأ بلورینش منجر به تردتر شدن و کاهش انعطاف‌پذیری تیمارها شد تا تغییر طول در نقطه شکست فیلم‌های بیونانو کامپوزیتی کاهش یابد. میزان حلالیت فیلم‌های بیوکامپوزیتی با افزودن NCC به ماتریس بیوپلیمری به دلیل برقراری برهم‌کنش‌های هیدروژنی بین اجزای این ماتریس با نانو ذرات در سطوح مختلف کاهش یافته است و کمترین حلالیت در آب مربوط به فیلم‌های (6%/50/50) CMCh/ PGG/ NCC می‌باشد. میزان نفوذپذیری به بخار آب تیمارها با افزودن NCC به ماتریس CMCh/ PGG به دلایلی مانند ساختار کریستالی و طبیعت آب‌گریز فیبرهای سلولزی، کاهش خلل و فرج و کاهش ضریب نفوذ مولکول‌های بخار کاهش یافت و بهترین نفوذناپذیری را فیلم‌های (6%/50/50) CMCh/ PGG/ NCC به دلیل پخش یکنواخت نانو ذرات دارند. نتیجه‌گیری: مطابق نتایج، با افزودن نانوکریستال سلولز به سوسپانسیون کامپوزیتی، مقاومت به کشش، مقاومت به حلالیت در آب و نفوذناپذیری نسبت به بخار آب فیلم‌ها افزایش یافته و تنها تغییر طول تا نقطه شکست آنها کاهش یافت و بهترین خواص مقاومتی و ممانعتی بیونانو کامپوزیت‌های تولید شده در حضور6٪ نانوکریستال سلولز به دست آمد. |
|
| کلیدواژه‌های فارسی مقاله |
کربوکسی متیل کیتوسان،صمغ گوار،نانوکریستال سلولز،فیلم‌های بیونانو کامپوزیتی، |
|
| عنوان انگلیسی |
Investigating the resistance and barrier properties of bio nano composite films of Carboxymethyl chitosan/ Guar gum/ Nanocrystalline cellulose |
|
| چکیده انگلیسی مقاله |
Background and objectives: The use of polymers with petroleum derivatives in the packaging industry has caused environmental problems due to their non-biodegradability. Development of active and biodegradable packaging is possible by coating biopolymers on packaging materials. In this research, we tried to use biodegradable materials that are easily decomposed after use in the environment. In this regard, the effect of different treatments with Carboxymethyl chitosan (CMCh), purified Guar gum (PGG) and Nanocrystalline cellulose (NCC) on resistance and barrier properties of paper was evaluated. Methodology: Carboxymethyl chitosan powder and purified Guar gum were dissolved separately in distilled water along with glycerol (40% by weight of biopolymers) as softener. Then the bio composite solutions were heated on a magnetic stirrer for 120 and 90 minutes until the biopolymers were completely dissolved. At the end, they were kept in a static state for 30 minutes to cool down and remove the air bubbles completely. Also, nanocrystal cellulose suspension (3, 6 and 9% based on the weight of biopolymers) was prepared by dissolving in distilled water by ultrasonic device for 3 minutes and then was added to bio composite solution with mixing ratios (30:70, 50:50 and 70:30) and the final suspension was heated on a magnetic stirrer for 120 minutes and it was completely dissolved. Then, in order to cool down and remove the air bubbles completely, it was put in a static state for 30 minutes. At the end, it was centrifuged and let it stand still for 2 minutes to completely remove the air bubbles. Finally, 25 grams of gel was poured into a polystyrene petri dish with a diameter of 10 cm and the petri dishes were placed in an oven at 50 °C for 24 hours. Also, the morphological tests of Carboxymethyl chitosan and bio Nano composite films and the resistance and barrier characteristics of the treatments were studied. Results: The results of measuring the resistance characteristics of biopolymer films showed that with the increase of Nanocrystal cellulose up to the level of 6%, the tensile strength of the treatments increased significantly, and the highest amount was related to the films CMCh/PGG/NCC (50/50/6%). Also, with the increase of cellulose Nanocrystals up to the level of 9% due to the accumulation of Nanocrystal particles in one area, the tensile strength of bio nano composites decreased. Also, due to the origin of its crystallinity, cellulose Nanocrystals led to the brittleness and reduced flexibility of the treatments to reduce the Elongation at break of bio nano composite films. The solubility of bio composite films has decreased by adding NCC to the biopolymer matrix due to the establishment of hydrogen interactions between the components of this matrix with nanoparticles at different levels, and the lowest water Solubility is related to the films CMCh/PGG/NCC (50/50/6%). The water vapor permeability of the treatments decreased by adding NCC to the CMCh/PGG matrix due to reasons such as the crystalline structure and the hydrophobic nature of cellulose fibers, the reduction of pores and the reduction of the diffusion coefficient of vapor molecules, and the best impermeability was obtained by films CMCh/PGG/NCC (50/50/6%) because of uniform dispersion of nanoparticles. Conclusion: According to the results, by adding cellulose Nanocrystals to the composite suspension; Tensile strength, resistance to water solubility and impermeability to water vapor of the films increased and only their Elongation at break decreased and the best resistance and barrier properties of bio nano composites produced in the presence of 6% Nanocrystalline cellulose were obtained. |
|
| کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله |
کربوکسی متیل کیتوسان,صمغ گوار,نانوکریستال سلولز,فیلم‌های بیونانو کامپوزیتی |
|
| نویسندگان مقاله |
بردیا صدیفی |
دانشجوی مقطع دکتری رشته صنایع چوب و فراورده‌های سلولزی، گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی
ساری، ساری، ایران
سید حسن شریفی |
استادیار، گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
|
|
| نشانی اینترنتی |
https://ijwpr.areeo.ac.ir/article_132856_d3c2bd3c9e3e4f2ab7002dcee373795d.pdf |
| فایل مقاله |
فایلی برای مقاله ذخیره نشده است |
| کد مقاله (doi) |
|
| زبان مقاله منتشر شده |
fa |
| موضوعات مقاله منتشر شده |
|
| نوع مقاله منتشر شده |
|
|
|
|
برگشت به:
صفحه اول پایگاه |
نسخه مرتبط |
نشریه مرتبط |
فهرست نشریات
|