نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری،ایران

چکیده

نگرانی در زمینه آلودگی محیط ناشی از زباله های مواد بسته بندی بر پایه پلاستیک های نفتی، انگیزه لازم برای پژوهش و بررسی مواد بسته بندی زیست تخریب پذیر را افزایش داده است. در این پژوهش به منظور ایجاد ارزش افزوده و فرآوری مجدد کاغذهای بازیافتی، از آن‌ها نانوکریستال سلولز تولید شده و با مقادیر (%3، %5، 7%، %9 و 11%) به نانوکامپوزیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز/ نشاسته کاتیونی افزوده گشت و خواص ساختاری، مقاومتی و ممانعتی آن‌ها بررسی شد. بازده نانوذرات کریستال سلولز تولید شده از این آلفاسلولز، در حدود 65% بدست آمد و طبق نتایج آزمون (TEM)، نانوذرات بدست آمده میله‌ای شکل و دارای طول 100 تا 150 نانومتر و قطر 15 تا 30 نانومتر بوده‌اند. همچنین درجه کریستالیته آن‌ها طبق آزمون پراش پرتو ایکس، %6/79 بدست آمد. مطابق نتایج، با افزودن نانوکریستال سلولز به نانوکامپوزیت‌ها، مقاومت کشش، مقاومت به جذب رطوبت و مقاومت به نفوذپذیری به عبور اکسیژن آ‌‌ن‌ها افزایش یافت و تنها کرنش تا نقطه شکست (انعطاف‌پذیری) آن‌ها کاهش یافت و بهترین خواص مقاومتی و ممانعتی نانوکامپوزیت‌های تولید شده در حضور 9% نانوکریستال سلولز حاصل از کاغذهای بازیافتی بدست آمدند.

کلیدواژه‌ها

-Bilbao-Sainz, C., Bras, J., Williams, T., Sénechal, T. and Orts, W. (2011). HPMC reinforced with different cellulose nano-particles. Carbohydrate polymers, 86(4):1549-1557.
-Cao, X., Chen, Y., Chang, P.R., Stumborg, M. and Huneault, M.A. (2008). Green composite reinforced with hemp nanocrystals in plasticized starch. Journal of Applied Polymer Science, 109: 3804-3810.
-De Jesus Silva, D. and Dalmedia, M.L.O. (2009). Cellulose Whiskers. O PAPEL, 80: 34-52.
-De Matos Fonseca, J., Valencia, G.A., Soares, L.S., Dotto, M.E.R., Campos, C.E.M., Moreira, R.D.F.P.M. and Fritz, A.R.M. (2020). Hydroxypropyl methylcellulose-TiO2 and gelatin-TiO2 nanocomposite films: Physicochemical and structural properties. International journal of biological macromolecules, 151: 944-956.
-Ghasemian, A. and Khalili, A. (2011). Fundamentals and Procedures of Paper Recycling. Aeij, Press, Tehran. 169p. (In persian).
-Ghanbarzadeh, B., Almasi, H. and Entezami, A.A. (2010). Physical properties of edible modified starch/carboxymethyl cellulose films. Innovative food science & emerging technologies, 11(4): 697-702.
-Imran, M., El-Fahmy, S., Revol-Junelles, A.M. and Desobry, S. (2010). Cellulose derivative based active coatings: Effects of nisin and plasticizer on physico-chemical and antimicrobial properties of hydroxypropyl methylcellulose films. Carbohydrate Polymers, 81(2): 219-225.
-Jagannath, J.H., Nadanasabapathi, S. and Bawa, A.S. (2006). Effect of starch on thermal, mechanical, and barrier properties of low density polyethylene film. Journal of applied polymer science, 99(6): 3355-3364.
-Kasiri, N. and Fathi, M. (2018). Production of cellulose nanocrystals from pistachio shells and their application for stabilizing Pickering emulsions. International journal of biological macromolecules, 106: 1023-1031.
-Kord, B. and Roohani, M. (2015). Morphological, mechanical and barrier properties of polylactic acid/cellulose nanocrystal/nanoclay composite films. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 21(4):41-60.
-Laxmeshwar, S.S., Madhu Kumar, D.J., Viveka, S. and Nagaraja, G.K., (2012). Preparation and properties of biodegradable film composites using modified cellulose fibre-reinforced with PVA. ISRN Polymer Science.
-Li, Q., Zhou, J. and Zhang, L. (2009). Structure and properties of the nanocomposite films of chitosan reinforced with cellulose whiskers. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, 47: 1069–1077.
-Malinconico, M., Cerruti, P. Santagata, G. and Immirzi, B. (2014). Natural Polymers and Additives in Commodity and Specialty Applications: A Challenge for the Chemistry of Future. Macromolecular Symposia, 337: 124-133.
-Marsh, K., and Bugusu, B. (2007). Food packaging-roles, materials and environmental issues. Journal of Food Science, 72: 39-55.
-Noushirvani, N., Ghanbarzadeh, B. and Entezami, A.A. (2011). Comparison of tensile, permeability and color properties of starch-based bionanocomposites containing two types of fillers: sodium montmorilonite and cellulose nanocrystal. Science and Technology, 24(5): 391-402.
-Oleyaei, S.A., Almasi, H., Ghanbarzadeh, B. and Moayedi, A.A. (2016). Synergistic reinforcing effect of TiO2 and montmorillonite on potato starch nanocomposite films: thermal, mechanical and barrier properties. Carbohydrate Polymers, 152: 253-262.
-Roohani, M., Habibi, Y., Belgacem, M.N., Ebrahim, G., Karimi, A.N. and Dufresne, A., (2008). Cellulose Whiskers Reinforced Polyvinyl Alcohol Copolymers Nanocomposites. European Polymer Journal, 44: 2489-2498.
-Silvério, H.A., Neto, W.P.F. and Pasquini. D. (2013). Effect of incorporating cellulose nanocrystals from corncob on the tensile, thermal and barrier properties of poly (vinyl alcohol) nanocomposites. Journal of Nanomaterials, No, 74.
-Silvestre, C., Duraccio, D. and Cimmino, S. (2011). Food packaging based on polymer nanomaterials. Progress in Polymer Science, 36: 1766-1782.
-Siracusa, V., Rocculi, P., Romani, S. and DallaRosa, M. (2008). Biodegradable polymers for food packaging: a review. Trends in Food Science & Technology, 19: 634-643.
-Svagan, A.J., Hedenqvist, M.S. and Berglund, L. (2009). Reduced water vapour sorption in cellulose nanocomposites with starch matrix. Composites Science and Technology, 69(3-4): 500-506.
-Suppakul, P.J., Miltz, K., Sonnereld, S.W. (2003). Active packaging technologies with an emphasis on antimicrobial and its applications. Journal of Food Science, 68(2): 408-420.
-Vaezi, K., Asadpour, G. and Sharifi, S.H. (2020). Bio nanocomposites based on cationic starch reinforced with montmorillonite and cellulose nanocrystals: Fundamental properties and biodegradability study. International Journal of Biological Macromolecules, 146: 374-386.
-Yu, H., Qin, Z., Liang, B., Liu, N., Zhou, Z. and Chen, L. (2013). Facile extraction of thermally stable cellulose nanocrystals with a high yield of 93% through hydrochloric acid hydrolysis under hydrothermal conditions. Journal of Materials Chemistry A, 1(12) :3938-3944.