بررسی اثر نانو فیبر سلولز و نانو رس بر خواص چند سازه‌های زیست تخریب‌ پذیر حاصل از پلیمرهای بازیافتی و خاک‌اره صنعتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران

2 استاد، گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران

3 استاد، گروه فرایند، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشگاه فرایند، تهران، ایران

4 استادیار، گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران

چکیده

چکیده
اثر دما، مقدار نانو فیبر سلولز و نانو ذرات رس بر خواص مکانیکی، فیزیکی، دینامیکی چندسازه های زیست تخریب پذیر ساخته شده از پلیمرهای بازیافتی نشاسته ذرت و خاک اره صنعتی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور نانو فیبر سلولز (CNF) و نانو ذرات رس (NC) در سه سطح صفر، 3 و 5 درصد توسط دستگاه مخلوط‌‌کن داخلی و چندسازه مختلط شد و با استفاده از روش قالب گیری تزریقی نمونه ها ساخته شدند. خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی و خمشی، مدول کششی و خمشی در 4 دما 23،40،60،80 درجه سانتیگراد اندازه گیری شد.آزمون ضربه، جذب آب و واکشیدگی ضخامت نیز بر اساس استانداردهای مربوطه انجام شد. نتایج نشان داد که افزودن دما موجب کاهش چشمگیر خواص مکانیکی می شود، افزایش نانو رس در هر دو سطح 3 و 5 درصد موجب افزایش خواص مکانیکی به غیر از مقاومت به ضربه می شود و این افزایش زمانی که 5 درصد نانو رس استفاده شد کمتر است و جذب آب در کوتاه مدت و بلند مدت و واکشیدگی ضخامت کاهش می یابد.استفاده از 5درصد نانوفیبر سلولز به نسبت 3 درصد نانو فیبر سلولز درصد بیشتری خواص مکانیکی به غیر از مقاومت به ضربه را افزایش می دهد استفاده از 5 درصد نانو فیبر سلولز به نسبت بیشتری جذب آب و واکشیدگی ضخامت را کاهش می دهد.آزمون دینامیکی- مکانیکی نشان داد نانو چند سازه های ساخته شده با 5 درصد نانو فیبر سلولز و نانو رس مدول ذخیره و دمای انتقال شیشه ایی بیشتری به نسبت چند سازه خالص داشتند. نتایج این تحقیق بیان می‌دارد که این نانو ذرات را می‌توان جهت بهبود خواص مکانیکی و ظاهری این چندسازه به‌کارگرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Alexandre, B., Marais, S., Langevin, D., Médéric, P. and Aubry, T., 2006. Nanocomposite-based polyamide 12/montmorillonite: relationships between structures and transport properties. Desalination, 199(1-3): 164-166.

-Bharadwaj, R.K., Mehrabi, A.R., Hamilton, C., Trujillo, C., Murga, M., Fan, R. and Thompson, A.K., 2002. Structure–property relationships in cross-linked polyester–clay nanocomposites. Polymer, 43(13), 3699-3705.

-Beigloo, J.G., Eslam, H.K., Hemmasi, A.H., Bazyar, B. and Ghasemi, I., 2017. Effect of nanographene on physical, mechanical, and thermal properties and morphology of nanocomposite made of recycled high density polyethylene and wood flour. BioResources, 12(1): 1382-1394.

-Cao, X., Ding, B., Yu, J. and  Al-Deyab, S.S., 2012. Cellulose nanowhiskers extracted from TEMPO-oxidized      jute fibers. Carbohydrate polymers, 90(2):1075-1080.

-Chen, H.C., Chen, T.Y. and Hsu, C.H., 2006. Effects of Wood Particle Size and Mixing Ratios of HDPE on the Properties of the Composites, Holz als Roh- und Werkstoff 64: 172–177.

-Deka, B.K. and Maji, T.K., 2011. Effect of TiO2 and nanoclay on the properties of wood polymer nanocomposite. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 42(12):2117-2125.

-Eslam,H.K., Esmaeeilzadeh, S.S., Rajabi, M., 2011. Effect of Steaming Treatment on the Physical and Mechanical Properties of WPC Made of Cotton Flour and Polypropylene,  Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 5(6): 1143-1150.

-Han, G., Lei, Y., Wu, Q., Kojima, Y. and Suzuki, S., 2008. Bamboo–fiber filled high density polyethylene composites: effect of coupling treatment and nanoclay. Journal of Polymers and the Environment, 16(2): 123-130

-Huang, Z., Qian, L.,  Yin, Q.,  Yu, N., Liu, T. and Tian, D., 2018. Biodegradability studies of poly(butylene succinate) composites filled with sugarcane rind fiber, Polymer Testing, 66 (2018): 319-326.

-Nafchi, H.R., Abdouss, M., Najafi, S.K., Gargari, R.M., and Mazhar, M., 2015. Effects of nano-clay particles and oxidized polypropylene polymers on improvement of the thermal properties of wood plastic composite. Maderas. Ciencia y tecnología, 17(1): 45-54.

-Nosrati, S.B., Dehdast. F., Mohebbi, G.R. and Abdoyss, R., 2017. The effect of nano-clay particles and compatibilization of oxidized polypropylene in molten phase on the mechanical and physical properties of wood plastic composite,Iranian Journal of wood and paper Industrial,9(1):137/151

-Qi, H., Cai, J., Zhang, L. and Kuga, S., 2009. Properties of films composed of cellulose nanowhiskers and a cellulose matrix regenerated from alkali/urea solution. Biomacromolecules, 10(6): 1597-1602.

-Rana, H.T., Gupta, R.K., GangaRao, H.V. and Sridhar, L.N., 2005. Measurement of moisture diffusivity through layeredsilicate nanocomposites. Aiche journal, 51(12): 3249-3256.

-Satyanarayana, K.G., Arizaga, G.G.C. and Wypych, F., 2009. Biodegradable composites based on lignocellulosic fibers-An overview, Progress in polymer science, 34(9): 982-1021.

-Saffarzadeh, S. and Ebrahimi, Gh., 2000. A Study of Cellulosic Fibers/ High Density Polyethylene Composites and their Mechanical Properties, Iran. J. Nat. Res., 53, 217-224, 2000.

-Samal, S.K., Nayak, S.K. and  Mohanty, S., 2008. Polypropylene nanocomposites: effect of organo-modified layered silicates on mechanical, thermal & morphological performance. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 21(3): 243-263.

-Tjong, S.C., 2006. Structural and mechanical properties of polymer nanocomposites. Materials Science and Engineering: R: Reports, 53(3-4): 73-197.

-Thuwall, M., Boldizar, A. and Rigdahl, M., 2006. Extrusion processing of high amylose potato starch materials. Carbohydrate Polymers, 65(4):441-446.

-Wu, Q., Lei, Y., Clemons, C.M., Yao, F., Xu, Y. and Lian, K., 2007. Properties of HDPE/clay/wood nanocomposites. Journal of Plastic Technology, 27(2):108-115.