تأثیر نانوالیاف سلولز کاتیونی‌شده و نانوالیاف سلولز- نشاستۀ کاتیونی بر ویژگی‌های خمیر کاغذ باگاس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد گروه پژوهشی سلولزی و بسته‌بندی، پژوهشکدۀ شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج

2 استاد گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 استاد گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج

4 استادیار گروه مهندسی فناوری سلولز و کاغذ دانشگاه شهید بهشتی، تهران

5 دانشیار گروه مهندسی فناوری سلولز و کاغذ دانشگاه شهید بهشتی، تهران

6 استادیار گروه پژوهشی سلولزی و بسته‌بندی، پژوهشکدۀ شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج

چکیده

امروزه استفاده از نانوالیاف سلولز رواج گسترده­ای یافته است. این تحقیق با هدف بررسی عملکرد نانوالیاف سلولز کاتیونی و نانوالیاف سلولز-نشاستۀ کاتیونی انجام گرفت. در این پژوهش، نانوالیاف سلولز در سه سطح (10، 20 و 30 درصد) با استفاده از 3-کلرو-2-هیدروکسی پروپیل تری‌متیل آمونیوم کلراید کاتیونی شده و به کمک آزمون کجلدال، اصلاح کاتیونی نانوسلولز تأیید شد. کارایی نانوالیاف کاتیونی­شدۀ سلولز در چهار سطح 1/0، 5/0، 1 و 2 درصد (براساس وزن خشک خمیر کاغذ) بر ماندگاری و آبگیری از خمیر کاغذ و نیز ویژگی­های کاغذ باگاس، با ترکیب نانوالیاف سلولز (سطوح کاربرد مشابه)، نشاستۀ کاتیونی (2/0، 4/0 و 6/0 درصد براساس وزن خشک خمیر کاغذ) مقایسه شد. نتایج نشان داد اثر نوع و مقدار افزودنی­های استفاده‌­شده بر تمامی ویژگی­های مقاومتی مورد بررسی در سطح اطمینان 99 درصد معنی­دار بوده است. کاربرد نانوالیاف سلولزی به­صورت اصلاح­شده و اصلاح­نشده به­همراه نشاستۀ کاتیونی به افزایش درجۀ روانی و ماندگاری خمیر کاغذ و نیز مقاومت به عبور هوا در کاغذ تولیدی آزمایشگاهی منجر شد، اما عملکرد نانوالیاف سلولز کاتیونی در بهبود ویژگی­های مکانیکی به­مراتب بهتر از ترکیب نانوالیاف سلولز/ نشاستۀ کاتیونی بود. نانوالیاف سلولز کاتیونی به‌دلیل قابلیت برقراری پیوند یونی علاوه بر پیوند هیدروژنی، توزیع یکنواخت­تری را در شبکۀ کاغذ موجب می‌شود و عملکرد بهتری را به­عنوان زیست‌بسپار تقویت­کنندۀ کاغذ ایفا می­کند..

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Cationic Nanofibrillated Cellulose and Nanofibrillated Cellulose-Cationic Starch on Properties of Soda Bagasse Pulp

نویسندگان [English]

  • M. Tajik 1
  • H. Resalati 2
  • Y. Hamzeh 3
  • H. Jalali Torshizi 4
  • H. Kermanian 5
  • B. Kord 6
1 M.Sc. Department of Paper and Packaging Technology, Faculty of Chemistry and Petrochemical Engineering, Standard Research Institute (SRI), Karaj, I.R. Iran.
2 Prof., Department of Wood and Paper Science and Technology, University of Sari, Sari, I.R. Iran.
3 Prof., Department of Wood and Paper Science and Technology, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran.
4 Assist. Professor, Department of Cellulose and Paper Technology, Shahid Beheshti University, Tehran, I.R. Iran.
5 Assoc. Professor, Department of Cellulose and Paper Technology, Shahid Beheshti University, Tehran, I.R. Iran.
6 Assist. Professor, Department of Paper and Packaging Technology, Faculty of Chemistry and Petrochemical Engineering, Standard Research Institute (SRI), Karaj, I.R. Iran.
چکیده [English]

In recent years, the use of nano fibrillated cellulose (NFC) have been received a great attention. In this study, NFC cationized at three levels of 10, 20 and 30 wt% using 3-chloro-2-hydroxypropyl tri-methyl ammonium chloride (CHPTAC) and the cationic modification verified by Kjeldahl test. Then, the effects of the cationic nano fibrillated cellulose (CNFC) which were added to the bagasse pulp at four levels (0.1, 0.5, 1, and 2% based on OD pulp) on retention, drainage, and also the laboratory handsheet properties were assessed and compared with complex mechanism containing NFC (at the same addition levels of CNFC)/cationic starch (0.2, 0.4 and 0.6% based on OD pulp). The results showed that the type and amount of the additives have significant effects on all the optical and strength properties of paper. Using NFC, whether as unmodified together with cationic starch or as solely modified, made an increment in freeness and retention of the bagasse pulp and also, air permeance of the handsheet, and led to superior mechanical performance of CNFC in comparison with NFC/cationic starch. CNFC poses ionic bonding ability in addition to its hydrogen bonding, which in turn resulted in its more evenly distribution across the paper network and better performance as promoter biopolymer of paper. Furthermore, utilization of CNFC caused increment and NFC/cationic starch caused decline in brightness of paper, produced from bagasse pulp.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bagasse paper
  • Cationic starch
  • CNFC
  • Mechanical properties
  • NFC
  • Optical properties