نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی مقطع دکتری، رشته صنایع چوب و فراورده‌های سلولزی، گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

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

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

10.22092/ijwpr.2023.360955.1741

چکیده

توسعه بسته‌بندی فعال و زیست تخریب‌پذیر با پوشش‌دهی زیست پلیمرها روی مواد بسته‌بندی امکان پذیر است. در این پژوهش به منظور بهبود ویژگی‌های مقاومتی و ممانعتی فیلم‌های پلیمری پلی‌کاپرولاکتون، نانوکریستال‌های سلولز حاصل از آلفا سلولز لینتر پنبه با مقادیر (3%، 6% و 9%) به محلول کامپوزیتی پلی‌کاپرولاکتون اضافه شدند و خواص ساختاری، مقاومتی و معمانتی آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM)، نانو ذرات به دست آمده میله‌ای شکل و دارای طولی در محدوده 100 تا 150 نانومتر و قطری در حدود 10 تا 50 نانومتر می‌باشند. آزمون پراش پرتو ایکس (XRD)، تشکیل نانوکریستال‌های سلولز را تایید نمود. مطابق نتایج، با افزودن نانوکریستال‌های سلولز به محلول کامپوزیتی؛ مقاومت به کشش، مقاومت به حلالیت در آب و نفوذ ناپذیری نسبت به بخار آب فیلم‌ها افزایش یافته و تنها تغییر طول تا نقطه شکست آنها کاهش یافت و بهترین خواص مقاومتی و ممانعتی نانوکامپوزیت‌های تولید شده در حضور ۶% نانوکریستالهای سلولز به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

-Ali Akbari Ghavimi, S., Solati Hashjin, M., Ebrahimzadeh, M.H., Shokrgozar, M.A. and Fayyaz Bakhsh, F., 2012. Preparation, Characterization and Biological Assessment of Polycaprolactone/Starch Composites for Bone Tissue Engineering Applications. Modares Journal of Medical Sciences: Pathobiology, 15(3): 37-48 (In persian).
-Ashori, A.R., Shahreki, A. and Ismaeilimoghadam, S., 2019. Effects of cellulose nanocrystal addition on the properties of poly hydroxy butyrate-co-valerate (PHBV) films. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 10(1): 153-164 (In persian).
-Cesur, S., Koroglu, C. and Tansel Yalcin, H., 2018. Antimicrobial and biodegradable food packaging applications of polycaprolactone/organo nanoclay/chitosan polymeric composite films. Journal of Vinyl and Additive Technology, 24(4): 376-387.
-Chaiyut, B.N., Iamma K., Kongcharoen, K. and Cheunsakulpong, K., 2012. Preparation and Properties of Biopolymer from L-Lactide (LL) and ε-Caprolactone (CL). World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Materials and Metallurgical Engineering, 6(6): 138-141.
-Garcia, D.G., Martinez, J.L., Balart, R., Strömberg, E. and Moriana, R., 2018. Reinforcing capability of cellulose nanocrystals obtained from pine cones in a biodegradable poly(3-hydroxybutyrate)/poly(ε-caprolactone) (PHB/PCL) thermoplastic blend. European Polymer Journal, 104:10-18.
-Irimia Vladu, M., 2014. “Green” electronics: biodegradable and biocompatible materials and devices for sustainable future. Chemical Society Reviews, 43(2): 588-610.
-Izee1, S., Yousefi, H., Mashkour,  M. and Rasouli, D., 2019. Comparative study on the properties of nanopapers prepared from cellulose and chitin nanofibers. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 25(3): 61-72 (In Persian).
-Karbalayi, A., Javadi, H., Ghalasi, M., Kamali, M., and Salimi, A., (2016). Design and Fabrication of Poly-Aniline/Poly- Caprolactone/Gelatin Composite Nano-Scaffolds and Study of Biocompatibility of Nano-Fibers. Health Research Journal, 1(4): 231-238 (In persian).
-Krochta, J.M. and De Mulder-Johnston, C., 1997. Edible and Biodegradable Polymer Films: Challenges and Opportunities. Food Technology Chicago, 51: 61-74.
-Kumar, p., Sandeep, K.P., Alavi, S., Truong, V.D. and Gorga, R.E., 2010. Preparation and characterization of bio-nanocomposite films based on soy protein isolate and montmorillonite using melt extrusion. Journal of Food Engineering, 100(3): 480-489.
-Lee, D.S., 2014. Progress in active food packaging materials. Progress in Nanomaterials for Food Packaging, 67: 66-84.
- Mashak, A., 2014. A Brief Overview on Biodegradable Polymers in Drug Delivery Systems. Polymerization Quarterly, 4(3): 23-35.
-Mohanty, A.K., Misra, M. and Hinrichsen, G., 2000. Biofibres, biodegradable polymers and biocomposites: An overview. Macromolecular Materials and Engineering, 276-277(1): 1-24.
-Noushirvani, N., Ghanbarzadeh, B. and Entezami, A.A., 2012. Comparison of Tensile, Permeability and Color Properties of Starch-based Bionanocomposites Containing Two Types of Fillers: Sodium Montmorilonite and Cellulose Nanocrystal. Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 24(5): 391-402 (in persian).
-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.
-Rhim, J.W. and NG, P.K.W., 2007. Natural Biopolymer-Based Nanocomposite Films for Packaging    Applications. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 47: 411-433.
-Saeed, Kh. and Park, S.Y. 2007. Preparation and Properties of Multiwalled Carbon Nanotube/Polycaprolactone Nanocomposites. Journal of Applied Polymer Science, 104(3): 1957-1963.
-Sessini, V., Navarro-Baena, I., Arrieta, M.P., Dominici, F., Lopez, D., Torre, L., Kenny, J.M., Dubois, P., Raquez, J.M. and Peponi, L., 2018. Effect of the addition of polyester-grafted-cellulose nanocrystals on the shape memory properties of biodegradable PLA/PCL nanocomposites. Polymer Degradation and Stability, 152:126-138.
-Shahraki, A., Nosrati Sheshkal, B.  Jonoobi, M., Abdouss, M. and Dahmardeh Ghalehno, M., 2021. Poly-caprolactone/poly-lactic acid/cellulose nano crystal three- component nanocomposites: Manufacturing, mechanical, dynamic mechanical and morphological investigation. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 12(2): 217-234 (In persian).
-Shen, B., Chen, N., Wang, M., Xu, C. and Wang, Y., 2013. Preparation and Optical Properties of ZnO-Cellulose Nanocomposites. Nanoscience and Nanotechnology Letters, 5(2): 309-313.
-Siepmann, J., Siegel, R.A. and Rathbone, M.J., 2012. Fundamentals and Applications of Controlled Release Drug Delivery. Advances in Delivery Science and Technology, 507: 107- 124.
-Sodeifi, B., Nazarnezhad, N. and Sharifi, S.H. 2019. Investigation of resistance and optical properties of the papers treated with cellulose nanocrystals and zinc oxide nanoparticles. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 10(3): 407-415 (In Persian).
-Sodeifi, B., Nazarnezhad, N. and Sharifi, H. 2021. Investigation of barrier properties of the coated and treated papers with polycaprolactone/cellulose nanocrystals/ZnO nanoparticles. Food Science and Technology, 17(107): 91-105 (In Persian).
-Tatari, A.A. and Shekarian, A., 2014. The Importance of Cellulose Derivatives in the Production of Biodegradable Films for Food Packaging. Journal of Applied Science and Technology, 5(19): 22-31.
-Vaezi, Kh. and Asadpour, Gh., 2021. Preparation and characterization of the cellulose nanocrystal from recycled papers and its application as a reinforcement agent in the hydroxypropyl methyl cellulose/cationic starch nanocomposite for use in food packaging industries. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 36(3): 243-255 (in persian).
-Vaezi, Kh. and Asadpour, Gh., 2022. Effects of HCl Hydrolyzed Cellulose Nanocrystals From Waste Papers on the Hydroxypropyl Methylcellulose/Cationic Starch Biofilms. Waste and Biomass Valorization, 13(4): 2035-2051.
-Xu, Q., Gao, Y., Qin, M., Wu, K., Fu, Y. and Zhao, J., 2013. Nanocrystalline cellulose from aspen kraft pulp and its application in deinked pulp. International Journal of Biological Macromolecules, 60: 241-247.
-Yu, H., Yan, C., Lei, X., Qin, Z. and Yao, J., 2014. Novel approach to extract thermally stable cellulose nanospheres with high yield. Materials Letters, 131: 12-15.