نوع مقاله : تبدیل شیمیایی

نویسندگان

• حجت الله اکبری ¹
• فاطمه راوری ²
• فاسم اسدپور ³
• اشرف السادات قاسمی ²

¹ شرکت صنایع چوب و کاغذ مازندران

² دانشگاه پیام نور

³ دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری

چکیده

چکیده:
سابقه وهدف: افزودن برخی مواد شیمیایی وهمین طور برخی اصلاحات (Modify) اجزای تشکیلدهنده کاغذ(سلولز و مواد شیمیایی افزودنی) عاملی مهم برای تغییر یا تقویت پیوندهای بین مولکولی کاغذ می‌شود که عامل بروز ویژگی‌هایی می‌شود که کاربردهای متنوع وخاصی را برای ترکیبات سلولزی فراهم می‌کند. بیشتر افزودنی‌های مقاومتی عمدتاً بر تشکیل پیوندهای هیدروژنی متعدد برای حفظ و اثربخشی خود متکی هستند. سرسین ابریشم یک ماکرومولکولی طبیعی است و به‌دلیل یک پروتئین «چسب مانند» شناخته می‌شود، (شکل 1). سرسین یک ماده آبدوست است که سازگاری عالی با سایر بیوپلیمرهای آبدوست مانند نشاسته، پلی وینیل الکل (PVA) و آلژینات دارد. با توجه به تطبیق پذیری و خواص برجسته سرسین، بهطور گستردهای برای تولید اسفنج ها، فیلم ها و هیدروژل ها برای استفاده بیشتر در کاربردهای مختلف زیست پزشکی بکار می‌رود.
جایگزینی مواد زیست‌ تخریب پذیر 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 با هدف اصلاح نشاسته و همچنین نانوسلولز با سرسین با خواص پلیمری برای ایجاد خواص تقویتی و برخی خواص جدید و بررسی آن، بر بهبود ویژگی‌های کاغذ ساخته‌شده از مقوای کنگره ای کهنه(OCC) انجام شد.

مواد و روش ها: در این پژوهش از سرسین ، نانوسلولز و نشاسته استفاده شده‌است . در شرایط آزمایشگاهی هیدروژل نانوسلولز حاوی سرسین تهیه شده‌است. نانوسلولز ونشاسته با اپی کلروهیدرین (ECH) با واکنش گروه های هیدروکسیل آن با گروه اپوکسی( ECH) عاملدارشده‌است. نانوسلولز و نشاسته عاملدار شده با اپوکسید با این گروه ها روی سرسین ابریشم که حاوی اسیدهای آمینه مختلف با گروه های جانبی فعال مانند گروه های آمین، کربوکسیل و هیدروکسیل کنش میدهد و یک پیوند کووالانسی ویا هیدروژنی ایجاد میکند. با پیوند بین گروه های آمینی و آمیدی سرسین و گروه های 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 بوجود آمدن ترکیب جدید نشاسته – سرسین و نانوسلولز- سرسین تایید شده‌است و در نسبت های مختلف (20/70، 30/70، 40/70 و 50/70) به خمیر کاغذ 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 مورد بررسی قرار گرفت.
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 خمیر کاغذ، تأثیر مثبتی بر این ویژگی ها داشته است. ازآ‌‌ن‌جا که 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 نسبت ها 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 جهت یافتگی الیاف میباشد در اینجا میزان پیوند بین الیاف و جهت یافتگی بیشترین تاثیر را می‌توانند داشته باشند. نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین مقاومت به عبور هوا را افزایش داد و پراکندگی یکنواخت‌ تری در ساختار کاغذ ایجاد کرده است یعنی ‌بطور غیر‌مستقیم نشان‌دهنده ساختار داخلی و کیفیت شکل‌گیری کاغذ است . و همین طور افزودن نشاسته و نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین باعث کاهش درجه روانی خمیر در نسبت های مختلف اشاره شده گردید.
نتیجه گیری: نتایج نشان داد که نشاسته و نانوسلولز با سرسین پیوند داده است و اصلاح در ساختار این دو ماده بوجود آمده است و استفاده از نشاسته و نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین می‌تواند راهکاری موثر 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.

کلیدواژه‌ها

• واژگان کلیدی: نشاسته
• نانوالیاف سلولزی
• سرسین
• کاغذ بازیافتی
• عامل دار کردن
• ویژگی های مقاومتی

موضوعات

• تبدیل شیمیایی