تأثیر نشاستة خام و کاتیونی میوة بلوط ایرانی (Quercus persica) به‌عنوان بیوپلیمری نوین برای بهبود ویژگی‌های شبکة خشک و سوسپانسیون الیاف سلولزی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی فناوری سلولز و کاغذ، دانشگاه شهید بهشتی

2 هیات علمی گروه فناوری سلولز و کاغذ، دانشکده مهندسی فناوری های نوین، دانشگاه شهید بهشتی

3 استادیار، گروه فناوری سلولز و کاغذ، دانشکدة مهندسی فناوری‌های نوین، دانشگاه شهید بهشتی

4 استاد، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران

چکیده

در این پژوهش، نشاستة میوة بلوط به ‌روش قلیایی موسوم به  A3Sاستخراج و پس از اصلاح با 3-کلرو-2-هیدروکسی پروپیل تری‌متیل آمونیوم کلرید (QUAB188)، به‌عنوان مادة افزودنی کاتیونی در سوسپانسیون الیاف سلولزی استفاده و با نوع خام آن مقایسه شد. شناسایی با طیف‌سنجی  FTIRو آزمون کجلدال دو نمونة کاتیونی و خام بیوپلیمر مزبور، وجود 359/0 درصد نیتروژن و درجة استخلاف 045/0گروه‌های آمونیوم نوع چهارم بر زنجیره‌های انیدروگلوکوزی نشاسته را تأیید کرد. نتایج نشان‌ داد که بیوپلیمر خام در مقایسه با همتای کاتیونی خود، از برتری بارز تأثیرگذاری بر ویژگی‌های سوسپانسیون الیاف همچون زمان آبگیری، ماندگاری و ظرفیت نگهداشت آب و نیز ویژگی‌های شبکة الیاف مشتمل بر دانسیتة ظاهری و شاخص‌های مقاومت به کشش، ترکیدگی و پارگی برخوردار ‌است، به‌نحوی که شاخص کشش ورقة دارای بیوپلیمر خام نسبت به نشاستة کاتیونی، تا 43 درصد و ماندگاری سوسپانسیون تا بیش از 2 درصد بهبود یافت. یکنواختی بیشتر شکل‌گیری ورقة کاغذ در مرحلة آبگیری از سوسپانسیون حاوی نشاستة خام بلوط به‌واسطة درجة استخلاف زیاد نشاستة کاتیونی، برتری مدول الاستیسیتة ایجادی توسط نشاستة خام و نیز احتمالاً کاهش ابعاد پلیمر در طی فرایند کاتیونی کردن در تأیید آن شایان ذکر است. با این حال، به‌جز زمان آبگیری، سایر ویژگی‌های بررسی‌شده، بهبود چشمگیری را در اثر کاربرد هر دو بیوپلیمر بومی، تجربه کرد که ناشی از بهبود دلمه‌سازی، ماندگاری، پیوندیابی بین اجزا و افزایش دانسیته بود..

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of raw and cationic starch Iranian oak (Quercus Persica) fruit (Acorn) as a novel biopolymer on properties improvement of dry network and cellulosic fiber suspension

نویسندگان [English]

  • A. Baradaran Khaksar 1
  • H. Jalali Torshizi 2
  • E. Rasooly Garmaroody 3
  • Y. Hamzeh 4
1 M.Sc. Graduated, Cellulose and Paper Technology Engineering, Shahid Beheshti University, I.R.Iran.
2 Assist. Prof., Cellulose and Paper Technology Engineering, Shahid Beheshti University, I.R.Iran.
3 Assist. Prof., Cellulose and Paper Technology Engineering, Shahid Beheshti University, I.R.Iran.
4 Prof.; Wood & Paper Sci. & Ind. Dept., Faculty of Natural Resources, University of Tehran, I.R.Iran.
چکیده [English]

Oak fruit is naturally produced as a huge amount of biopolymer in Iranian forests, annually. In this study, the fruit starch was isolated by the alkaline method (known as A3S) and modified with 3-chloro-2-hydoxypropyl trimethylammonium chloride (QUAB188) and then, applied as a cationic additive in cellulosic fiber suspension.. The Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Kjeldahl analyses of both cationic and raw biopolymer approved the nitrogen content (0.359%) with a degree of substitution (DS) of quaternary ammonium (0.045) on anhydroglucose units of cationic starch. The results showed that the raw starch has significantly superior effects on properties of both cellulosic fiber suspension as well as fiber network compared to the cationic biopolymer. Indeed, several properties of cellulosic fiber suspension such as drainage time, retention and water retention value improved while for the fiber network an enhancement in apparent density and strength indices of tensile, burst, and tear was observed. For example, the raw biopolymer revealed up to 43% higher tensile index of the prepared network and > 2% retention of the suspension compared to the cationic starch, the more uniform paper sheet formation obtained from Oak raw starch compared to the cationic starch can be attributed the high DS of cationic starch, higher module of elasticity, and decreasing molecular weight of polymer during cationization process. In addition, the other properties were considerably improved by the employment of both local biopolymers, except drainage time; which can be due to the improvement of flocculation, retention, ingredients bonding, and density. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biopolymer
  • Oak fruit starch
  • Cellulosic suspension
  • Network propertie