بررسی خواص فیزیکی، مکانیکی و تخریب نوری فیلم های نانو چندسازه پلی(بوتیلن سوکسینات)/ نانو الیاف سلولزی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموختۀ دکتری علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج

2 دانشیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج

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

4 استادیار، گروه مهندسی ماشین‌های کشاورزی، دانشکدة مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج

چکیده

در سال­های اخیر افزایش قیمت مواد نفتی و محدودبودن این منابع از یک سو و نگرانی­های زیست محیطی ناشی از افزایش مصرف مواد پلاستیکی در صنعت بسته ­بندی مواد غذایی از سوی دیگر، نگرانی عمومی جهانی را بالا برده است. از این رو در سال­های اخیر متخصصان و دست اندرکاران صنعت بسته بندی مواد غذایی به دنبال یافتن جایگزین­ های زیست تخریب‌پذیر مناسب برای پلیمرهای سنتزی بوده­ اند در این پژوهش، فیلم­ های زیست پلیمر پلی(بوتیلن سوکسینات) (PBS) و مقادیر مختلف (5، 10 و 20 درصد وزنی) نانو الیاف سلولزی (CNF) با روش قالب­ریزی تهیه و خواص فیزیکی - مکانیکی و تخریب نوری فیلم­ های تولیدی ارزیابی شد. تخریب نوری نمونه ­ها به وسیلة کاهش وزن و طیف ­سنجی فروسرخ مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که استحکام کششی و مدول الاستیسیته فیلم پلی(بوتیلن سوکسینات) به طور قابل توجهی با افزودن نانو الیاف سلولزی بهبود یافت. در این رابطه نانو چندسازه های تهیه شده از 10 درصد نانو الیاف سلولزی، دارای بیشترین مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بودند. نفوذپذیری به بخار آب 5-10×9/05 (g/m.h.Pa) برای فیلم PBS خالص به 5-10×6/96 (g/m.h.Pa) برای فیلم حاوی 10 درصد نانو الیاف سلولزی کاهش یافت. مقدار جذب آب و زوایه تماس نیز با افزودن نانو الیاف سلولزی بهبود یافت. بررسی تخریب نوری نشان داد که افزودن نانو الیاف سلولزی موجب افزایش درصد افت وزن نمونه­ های به­ دست آمده می ­شود. نتایج کلی نشان داد که چندسازه­ های حاصل می‌تواند جایگزین مناسبی برای پلیمرهای سنتزی شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Physical, mechanical and photodegradation properties of poly(butylene succinate)/cellulose nanofiber nanocomposite

نویسندگان [English]

  • Sh. Salehpour 1
  • M. Jonoobi 2
  • Y. Hamzeh 3
  • M. Khanali 4
1 Graduate of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran.
2 Assoc. Prof., Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran.
3 Prof., Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran.
4 Department of Agricultural Machinery Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran.
چکیده [English]

In the recent years, rising oil prices, limiting these resources, and also environmental concerns raised by the increased consumption of plastic materials in the food packaging industry, increased global public concern. Recently, experts in the food packaging industry have sought to find suitable biodegradable substitutes for synthetic polymers. The nanocomposite of poly (butylene succinate) (PBS) and different content of cellulose nanofibers (CNF) including 5, 10 and 20 wt. % were prepared by solvent casting method and physical, mechanical and photodegradation properties of obtained cellulose nanocomposites were characterized. The photodegradation of materials was assessed by weight loss and FTIR spectroscopy. The tensile strength and elastic modulus of PBS films were improved by the addition of the cellulose nanofibers (CNF) compared to the neat polymer. The nanocomposite with 10 wt. % CNF had the highest tensile strength and lowest modulus of elasticity and the elongation at break. By adding the CNF, water vapor permeability decreased from 9.05×10-5 g/m.h.Pa for pure PBS film to 6.96×10-5 g/m.h.Pa for PBS film containing 10 wt. % cellulose nanofibers. In addition, the water uptake and contact angle properties were enhanced by the adding of cellulose nanofibers. The biodegradation results showed that the addition of CNF increased the percentage of the samples weight loss. Therefore, due to the results obtained, it can be concluded that the composites obtained in this study have the potential to be replaced with synthetic polymers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Poly (butylene succinate) (PBS)
  • cellulose nanofibers (CNF)
  • Mechanical properties
  • Permeability
  • photodegradation