مقایسۀ خواص مکانیکی آمیخته‌های پلی‌پروپیلن/نشاستۀ تقویت‌شده با نانو و میکروالیاف سلولزی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری صنایع چوب و کاغذ دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 استاد صنایع چوب و کاغذ دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشیار دانشکدۀ شیمی، پردیس علوم، دانشگاه تهران

چکیده

با توجه به گسترش و توسعۀ کاربرد کامپوزیت‌های زیست‌سازگار در بخش‌های گوناگون مانند صنعت بسته‌بندی و نیز ظروف یک‌بار مصرف، توجه به روش‌های بهبود ویژگی‌های مکانیکی ضروری به‌ نظر می‌رسد. هدف این تحقیق، ساخت بیوکامپوزیت با مخلوط پلی‌پروپیلن به‌عنوان مادۀ زمینه، نشاسته به‌عنوان پرکننده و نانو و میکروالیاف سلولزی به‌عنوان تقویت‌کننده است. برای این تحقیق، پلی‌پروپیلن به‌عنوان مادۀ زمینه، نشاسته به‌عنوان پرکننده در دو سطح (30 و 40 درصد) و نانوالیاف ‌سلولزی در سه سطح (0، 1 و 2 درصد) و میکروالیاف‌ سلولزی در سه سطح (0، 5 و 10 درصد) به‌عنوان فاز تقویت‌کننده استفاده شد. همچنین از پلی‌پروپیلن مالئیک‌دارشده، به‌عنوان مادۀ سازگارکننده و از گلیسرول به‌عنوان نرم‌کننده استفاده شد. اختلاط مواد لازم برای هر تیمار در اکسترودر دو ماردونه همسوگرد انجام گرفت تا ضمن تولید نشاستۀ ترموپلاستیک، نانوالیاف سلولز در مادۀ زمینه نیز پخش شود. سپس گرانول‌های به‌دست‌آمده از اکسترودر به دستگاه تزریق منتقل شد تا نمونه‌های آزمونی به‌دست آید. به‌منظور بررسی ساختار مورفولوژی نمونه‌ها تصاویر میکروسکوپیتهیه شد. نتایج آزمون‌ها با استفاده از طرح فاکتوریل در قالب بلوک‌های کاملاً تصادفی و میانگین‌های به‌دست‌آمده از طریق آزمون ‌دانکن تجزیه‌وتحلیل شد. نتایج نشان داد که افزودن نانو و میکروالیاف سلولز موجب افزایش مقاومت خمشی و کششی نمونه‌های آزمونی می‌شود و نمونه‌های ساخته‌شده با 30 درصد نشاسته و 2 درصد نانوالیاف‌ سلولز بیشترین مقاومت خمشی و کششی را دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of mechanical properties of polypropylene / starch reinforced with nano and micro- cellulosic fibers

نویسندگان [English]

  • A. Khozeini 1
  • T. Tabarsa 2
  • A. Shakeri 3
1 Ph.D. Student, Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resource, University of Gorgan, Gorgan, I.R. Iran
2 Prof., Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resource, University of Gorgan, Gorgan, I.R. Iran
3 Asssoc. Prof. of Polymer Chemistry, Chemistry Department, University of Tehran, Tehran, I.R. Iran
چکیده [English]

Regarding the development and application of biocompatible composites in various sectors, including packaging industry and disposable containers, consideration of the methods for improving mechanical properties is essential. The purpose of this study was to produce bio-composites with a mixture of polypropylene as a matrix, starch as a filler, and nano/micro cellulose fibers as reinforcing agent. For this study, polypropylene was used as a matrix, starch as filler in two levels (30 and 40 wt%) and cellulose nanofibers at three levels (0, 1 and 2 wt%) and cellulose micro-fibers in three levels (0, 5, and 10 wt%) was used as a reinforcing agent. MAPP was used as a coupling agent and glycerol as a plasticizer. Raw materials were mixed in a co-rotating twin-screw extruder. In this stage, TPS produced and nano and micro-fibers of cellulose dispersed in polymeric matrix. Then the granules obtained from the extruder were transferred to the injection device to obtain test specimens. The morphology of the samples was studied by FE-SEM. The results obtained from the experiments were analyzed by using a factorial design in a completely randomized block design with SPSS software; also, Duncan test was used to compare group mean. The results showed that the addition of nano and micro-fibers of cellulose increased the flexural and tensile strength of the specimens. Samples made with 30 wt% starch and 2 wt% cellulose nano-fibers had the most flexural and tensile strength.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mechanical properties
  • Micro cellulose fiber
  • Nano Cellulose fiber
  • Polypropylene
  • starch