| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 2,877 |
| تعداد مقالات | 32,607 |
| تعداد مشاهده مقاله | 42,730,802 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 19,438,875 |
بررسی ویژگی‌های مقاومتی و ممانعتی فیلمهای بیونانو کامپوزیتی کربوکسی متیل کیتوسان/ صمغ گوار/ نانوکریستال سلولز | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 05 اسفند 1403 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.368144.1791 | ||
| نویسندگان | ||
| بردیا صدیفی1؛ سید حسن شریفی* 2 | ||
| 1دانشجوی دکترا رشته صنایع چوب و کاغذ گرایش خمیر و کاغذ دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری | ||
| 2گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: استفاده از پلیمرهای با مشتقات نفتی در صنعت بسته‌بندی، به دلیل زیست تخریب ناپذیر بودن، باعث ایجاد مشکلات زیست محیطی گشته‌اند. توسعه بسته‌بندی فعال و زیست تخریب‌پذیر با پوشش‌دهی زیست پلیمرها روی مواد بسته‌بندی امکان پذیر است. در این پژوهش سعی شده از مواد زیست تخریب‌پذیر که به راحتی پس از استفاده در محیط زیست 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 مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: پودر کربوکسی متیل کیتوسان و صمغ گوارخالص شده به صورت جداگانه همراه با گلیسرول (40 درصد وزنی بیوپلیمرها) به عنوان نرم کننده در آب مقطر حل شدند. سپس محلول‌های تشکیل دهنده بیوکامپوزیت را روی همزن مغناطیسی به ترتیب به مدت 120 و90 دقیقه حرارت داده تا بیوپلیمرها به طور کامل حل گردیدند. در انتها به مدت ۳۰ دقیقه جهت خنک شدن و خروج کامل حباب‌های هوا به حالت ساکن قرار گرفتند. همچنین سوسپانسیون نانوکریستال سلولز (3، 6 و 9 درصد نسبت به بیوپلیمرها) که از حل نمودن در آب مقطر توسط دستگاه فراصوت در مدت 3 دقیقه تهیه شده را 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 به طور کامل حل گردید. سپس به منظور خنک شدن و خروج کامل حباب‌های هوا به مدت ۳۰ دقیقه به حالت ساکن قرار داده شد. در انتها آن را سانترفیوژ کرده و به مدت 2 دقیقه برای خروج کامل حباب‌های هوا به حالت ساکن قرار دادیم. در نهایت ۲۵ گرم از ژل داخل پتری دیش پلی‌استایرنی با قطرcm ۱۰ ریخته شد و پتری دیش‌ها به مدت ۲۴ ساعت در آون با دمای °C50 قرار گرفتند. همچنین آزمونهای مورفولوژی کربوکسی متیل کیتوسان و فیلمهای بیونانو کامپوزیتی و ویژگی‌های مقاومتی و ممانعتی تیمارها مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج: نتایج حاصل از اندازه گیری 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 می‌باشد. 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 منشا بلورینش منجر به تردتر شدن و کاهش انعطاف پذیری 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 بر هم‌کنش‌های هیدروژنی بین اجزای این ماتریس با نانوذرات 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 همچون، ساختار کریستالی و طبیعت آب گریز فیبرهای سلولزی، کاهش خلل و فرج و کاهش ضریب نفوذ مولکول‌های بخار کاهش یافت و بهترین نفوذ ناپذیری را فیلمهای (%6/50/50) CMCh/ PGG/ NCC به دلیل پخش یکنواخت نانوذرات دارند. نتیجه گیری: مطابق نتایج، با افزودن نانوکریستال سلولز به سوسپانسیون کامپوزیتی؛ مقاومت به کشش، مقاومت به حلالیت در آب و نفوذ ناپذیری 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 حضور ۶% نانوکریستال سلولز به دست آمد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| کربوکسی متیل کیتوسان؛ صمغ گوار؛ نانوکریستال سلولز؛ فیلمهای بیونانو کامپوزیتی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigating the resistance and barrier properties of bio nano composite films of Carboxymethyl chitosan/ Guar gum/ Nanocrystalline cellulose | ||
| نویسندگان [English] | ||
| bardia sodeifi1؛ Seyed Hassan Sharifi2 | ||
| 1Wood and Paper Science Department, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resource University Sari, Iran | ||
| 2Wood and Paper Science Department, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resource University Sari, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| 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. 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% compared to biopolymers) prepared by dissolving in distilled water by ultrasonic device for 3 minutes was added to bio composite solution with mixed ratios (30:70, 50:50 and 70:30) was added 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, we centrifuged it 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%). is 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. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Carboxymethyl chitosan, Guar gum, Nanocrystal cellulose, composite bio nano films | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 3 |
||