تبدیل شیمیایی
حجت الله اکبری؛ فاطمه راوری؛ قاسم اسدپور؛ اشرف السادات قاسمی
چکیده
سابقه و هدف: افزودن برخی مواد شیمیایی و همینطور برخی اصلاحات (Modify) اجزای تشکیلدهنده کاغذ (سلولز و مواد شیمیایی افزودنی) عاملی مهم برای تغییر یا تقویت پیوندهای بینمولکولی کاغذ میشود، بهنحویکه عامل بروز ویژگیهایی میگردد که کاربردهای متنوع و خاصی را برای ترکیبات سلولزی فراهم میکند. بیشتر افزودنیهای مقاومتی عمدتاً بر ...
بیشتر
سابقه و هدف: افزودن برخی مواد شیمیایی و همینطور برخی اصلاحات (Modify) اجزای تشکیلدهنده کاغذ (سلولز و مواد شیمیایی افزودنی) عاملی مهم برای تغییر یا تقویت پیوندهای بینمولکولی کاغذ میشود، بهنحویکه عامل بروز ویژگیهایی میگردد که کاربردهای متنوع و خاصی را برای ترکیبات سلولزی فراهم میکند. بیشتر افزودنیهای مقاومتی عمدتاً بر تشکیل پیوندهای هیدروژنی متعدد برای حفظ و اثربخشی خود متکی هستند. سرسین ابریشم ماکرومولکولی طبیعی است و بهدلیل یک پروتئین «چسب مانند» شناخته میشود. سرسین مادهای آبدوست است که سازگاری عالی با سایر بیوپلیمرهای آبدوست مانند نشاسته، پلی وینیل الکل (PVA) و آلژینات دارد. با توجه به تطبیقپذیری و خواص برجسته سرسین، بهطور گستردهای برای تولید اسفنجها، فیلمها و هیدروژلها (Hydrogel) برای استفاده بیشتر در کاربردهای مختلف زیست پزشکی بکار میرود. جایگزینی مواد زیستتخریبپذیر بهجای منابع جنگلی در صنایع کاغذسازی اهمیت زیادی دارد. با وجود استفاده گسترده از خمیر بازیافتی، کاهش مقاومت مکانیکی این مواد به دلیل تکرار چرخههای بازیافت، چالشی جدی بهشمار میآید. این پژوهش باهدف اصلاح نشاسته و نانوسلولز با سرسین با خواص پلیمری برای ایجاد خواص تقویتی و برخی خواص جدید و بررسی آن، بر بهبود ویژگیهای کاغذ ساختهشده از مقوای کنگرهای کهنه (OCC) انجام شد.مواد و روشها: در این پژوهش از سرسین، نانوسلولز و نشاسته استفاده شده است. در شرایط آزمایشگاهی هیدروژل نانوسلولز حاوی سرسین تهیه شده است. نانوسلولز و نشاسته با اپیکلروهیدرین (ECH) با واکنش گروههای هیدروکسیل آن با گروه اپوکسی (ECH) عاملدار شده است. نانوسلولز و نشاسته عاملدار شده با اپوکسید با این گروهها روی سرسین ابریشم که حاوی اسیدهای آمینه مختلف با گروههای جانبی فعال مانند گروههای آمین، کربوکسیل و هیدروکسیل کنش میدهد و یک پیوند کووالانسی و یا هیدروژنی ایجاد میکند. با پیوند بین گروههای آمینی و آمیدی سرسین و گروههای هیدروکسی نانوسلولز و نشاسته، پیوندهای هیدروژنی تشکیل شده و کامپوزیت نهایی ایجاد میشود. نشاسته و نانوسلولز با استفاده از سرسین اصلاح شدند و با استفاده از تجهیزات آنالیز دستگاهی مانند FT-IR و دیگر دستگاههای مشابه به وجود آمدن ترکیب جدید نشاسته – سرسین و نانوسلولز- سرسین تأیید شده است و در نسبتهای مختلف (20/70، 30/70، 40/70 و 50/70) به خمیرکاغذ بازیافتی اضافه شدند (70 نسبت خمیربازیافتی). کاغذهای دستساز با گرماژ g/m² 60 تهیه گردید. ویژگیهای مکانیکی مانند شاخص مقاومت به کشش، طول پارگی، شاخص مقاومت به ترکیدگی، شاخص مقاومت به پارگی و درجه روانی با استفاده از استانداردهای مرتبط بررسی شد.نتایج: افزودن نشاسته و نانوسلولز اصلاحشده با سرسین بهطور معناداری موجب بهبود شاخص مقاومت به کشش، ترکیدگی و پارگی کاغذ شد. بیشترین بهبود با نسبت 20/70 نشاسته اصلاحشده مشاهده گردید. افزودن این مواد به خمیرکاغذ، تأثیر مثبتی بر این ویژگیها داشته است. ازآنجاکه افزودن این مواد تغییری در مقاومت ذاتی الیاف ایجاد نمیکند، تغییرات مشاهدهشده در مقاومت کششی کاغذ احتمالاً ناشی از افزایش یا کاهش پیوند بین الیاف است، این افزایش میتواند به دلیل نفوذ مواد اعمالشده در فضای بین الیاف باشد. در مقابل، افزایش غلظت سرسین در ترکیبات، در برخی نسبتها موجب کاهش جزئی این ویژگیها شد. شاخص مقاومت به پاره شدن از ویژگیهای مهم در ارزیابیهای کاغذ است. این شاخص عموماً تحت تأثیر عوامل متعددی از قبیل میانگین طول الیاف، مقاومت ذاتی الیاف، میزان پیوند بین الیاف و میزان جهتیافتگی الیاف است. در اینجا میزان پیوند بین الیاف و جهتیافتگی بیشترین تأثیر را میتوانند داشته باشند. نانوسلولز اصلاحشده با سرسین مقاومت به عبور هوا را افزایش داد و پراکندگی یکنواختتری در ساختار کاغذ ایجاد کرده است، یعنی بهطور غیرمستقیم نشاندهنده ساختار داخلی و کیفیت شکلگیری کاغذ است؛ همینطور افزودن نشاسته و نانوسلولز اصلاحشده با سرسین باعث کاهش درجه روانی خمیر در نسبتهای مختلف اشاره شده گردید.نتیجهگیری: نتایج نشان داد که نشاسته و نانوسلولز با سرسین پیوند داده است و اصلاح در ساختار این دو ماده به وجود آمده است و استفاده از نشاسته و نانوسلولز اصلاحشده با سرسین میتواند راهکاری مؤثر و زیستسازگار برای بهبود مقاومت مکانیکی کاغذ بازیافتی باشد. این روش نهتنها کیفیت کاغذ را بهبود میبخشد، بلکه گامی مهم در راستای توسعه پایدار و استفاده از مواد زیستی تجدیدپذیر بهشمار میآید.
جعفر ابراهیم پور کاسمانی؛ احمد ثمریها؛ علیرضا خاکی فیروز
چکیده
این تحقیق با هدف بررسی استفاده از نانو الیاف سلولزی و سیستمهای دو ترکیبی نشاسته-نانو سلولز و پلی آکریل آمید-نانو سلولز برای جایگزینی با الیاف بلند شیمیایی وارداتی انجام شده است. در این بررسی خمیر الیاف بلند شیمیایی وارداتی، در 4 سطح به خمیر پنبه اضافه گردید. نانو الیاف سلولزی در سطح 5 درصد، با نشاسته در سطح 1 درصد و با پلی اکریل آمید ...
بیشتر
این تحقیق با هدف بررسی استفاده از نانو الیاف سلولزی و سیستمهای دو ترکیبی نشاسته-نانو سلولز و پلی آکریل آمید-نانو سلولز برای جایگزینی با الیاف بلند شیمیایی وارداتی انجام شده است. در این بررسی خمیر الیاف بلند شیمیایی وارداتی، در 4 سطح به خمیر پنبه اضافه گردید. نانو الیاف سلولزی در سطح 5 درصد، با نشاسته در سطح 1 درصد و با پلی اکریل آمید در سطح 1/0 درصد به خمیر پنبه افزوده شد. نشاسته کاتیونی در سه سطح (5/0، 1 و 5/1 درصد) و پلی آکریل آمید کاتیونی نیز در سه سطح (05/0، 1/0 و 15/0 درصد) نسبت به وزن ماده خشک مصرف شد. از هرکدام از تیمارها، کاغذهای دستساز 60 گرمی ساخته شد و در نهایت خواص فیزیکی، مکانیکی و نوری کاغذهای ساخته شده حاصل از خمیرکاغذهای مختلف مقایسه گردید. نتایج نشان داد که با افزایش نانوسلولز بصورت منفرد، در مقایسه با الیاف بلند وارداتی، صافی سطح، مقاومت به کشش، ترکیدن، پاره شدن کاغذ افزایش و نفوذپذیری در برابر هوا، مقاومت به تا شدن و ماتی کاغذ کاهش یافت. با افزایش نانوسلولز در ترکیب با پلی آکریل آمید کاتیونی، در مقایسه با الیاف بلند وارداتی، نفوذپذیری در برابر هوا و ماتی کاغذ کاهش و صافی سطح، مقاومت به کشش، ترکیدن، پاره شدن، و تا شدن کاغذ افزایش یافت. با افزایش نانوسلولز در ترکیب با نشاسته کاتیونی، در مقایسه با الیاف بلند وارداتی، صافی سطح ، مقاومت به کشش، ترکیدن، تا شدن افزایش ولی ماتی کاغذ کاهش یافت. نتایج FE-SEM نیز نشان داد با افزایش درصد نانوالیاف سلولزی خلل و فرج بسیار کم شد. بطوریکه بر اثر افزودن 5 درصد نانو الیاف سلولزی سطح کاغذ هموارتر شد و منافذ به طور نسبی پرشدند، که نتایج صافی سطح و نفوذپذیری در برابر هوا این گفته را تایید میکند.
خمیر کاغذ و کاغذ
حمیدرضا رودی؛ حسیبه سعیدی؛ حسین کرمانیان
چکیده
بهبود ویژگیهای مقاومتی کاغذهای تهیهشده از الیاف بازیافتی از اهداف مهم صنایع کاغذسازی است. تحقیقات اخیر نشان داد ماندگاری بیشتر افزودنیهای مقاومتدهنده از طریق جذب پی در پی پلیمرهای با بار مخالف یکی از رویکردهای امیدوارکننده برای دستیابی بدین هدف میباشد. در این پژوهش، تیمار الیاف حاصل از کاغذهای برگشتی نیمهشیمیایی سولفیت ...
بیشتر
بهبود ویژگیهای مقاومتی کاغذهای تهیهشده از الیاف بازیافتی از اهداف مهم صنایع کاغذسازی است. تحقیقات اخیر نشان داد ماندگاری بیشتر افزودنیهای مقاومتدهنده از طریق جذب پی در پی پلیمرهای با بار مخالف یکی از رویکردهای امیدوارکننده برای دستیابی بدین هدف میباشد. در این پژوهش، تیمار الیاف حاصل از کاغذهای برگشتی نیمهشیمیایی سولفیت خنثی با دو پلیمر نشاسته کاتیونی و کربوکسی متیل سلولز آنیونی در شرایط pH~7، pH~10 و سوسپانسیون نمکی دارای 001/0 مولار کلرید سدیم انجام گرفت. سپس شاخص نگهداری آب (WRV) و پتانسیل زتای الیاف اندازهگیری شد. از نمونههای خمیرکاغذ تیمارنشده و تیمارشده کاغذهای استاندارد دستساز با وزن پایه 3±60 گرم بر مترمربع تهیهشد. نتایج نشان داد که با جذب این دو پلی مر آب دوست، شاخص نگهداری آب الیاف بطورمعنیداری افزایش یافت. تغییرات متناوب پتانسیل زتا تأییدکننده معکوسشدن بار سطح الیاف و جذب متوالی جفت پلیمر میباشد. میکروگرافهای الکترونی SEM تهیهشده از نمونههای کاغذهای تیمارنشده و تیمارشده، تغییرات جدید ایجادشده در میزان سطح پیوند الیاف بر اثر جذب بیشتر این دو پلیمر مقاومتدهنده را نشان داد. همچنین، توسعه قابلملاحظه مقاومتهای مکانیکی کاغذ (شاخصهای کششی، ترکیدن و پارهشدن) موفقیت میزان جذب بالای بیو پلیمرهای استفادهشده را تأیید میکند.
فیزیک و آناتومی
وحیدرضا صفدری
چکیده
بخش قابل توجهی از درختان ودرختچه های چوبی کشور ایران مربوط به مناطق خشک و کویری است که ویژگیهای آناتومی چوب آنها بعضاً انحصاری است. یکی از گونههای مناطق کویری درختچه اسکنبیل (Calligonum comosum)، از خانواده علف هفتبند ((Polygonaceae، است که ویژگی آناتومی چوب ریشه، تنه و پوست مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تفاوتهایی که بین تنه ...
بیشتر
بخش قابل توجهی از درختان ودرختچه های چوبی کشور ایران مربوط به مناطق خشک و کویری است که ویژگیهای آناتومی چوب آنها بعضاً انحصاری است. یکی از گونههای مناطق کویری درختچه اسکنبیل (Calligonum comosum)، از خانواده علف هفتبند ((Polygonaceae، است که ویژگی آناتومی چوب ریشه، تنه و پوست مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تفاوتهایی که بین تنه و ریشه وجود دارد، از قبیل وضوحیت دوایر رویشی در تنه و عدم وضوحیت آن در ریشه، حضور تیل در آوند ریشه برخلاف آوند تنه، و کمتر بودن پهنای اشعه چوبی ریشه و همچنین کمتر بودن فراوانی آن در واحد طول نسبت به تنه جزء ویژگیهای ذاتی بوده که نه تنها در اسکنبیل بلکه در بسیاری از گونههای دیگر گزارش شده است. اما پارانشیمی بودن بافت زمینهای چوب ریشه و مملو بودن آن از ذرات نشاسته که نمیتواند با خشکیهای مناطق کویری بیارتباط باشد جزء ویژگیهایی است که بهندرت در سایر گونههای چوبی مشاهده شده است و جزء یافتههای جالب این تحقیق بهشمار میرود. همچنین تجمعات سلولهای اسکلرئیدی در بین سلولهای چوبپنبه (پریدرم) در پوست باعث شده تا پوست این گونه چوبی سفت و مقطع برداری از آن با دشواری صورت پذیرد. همچنین نتایج بدست آمده از تخته خرده چوب ساخته شده از چوب گونه اسکنبیل نشانگر آن است که تختههای ساخته شده برآورده کننده نیازهای مطلوب مورد اشاره در استاندارد (European Standard EN 312) میباشد و حداقل مقادیر این استاندارد را پوشش می دهد، لذا کشت این گونه به دو منظور تثبیت شنهای روان و همچنین استفاده از چوب آن در ساخت فرآوردهای چند سازه چوبی توصیه میشود.
