بررسی ویژگی‌های مکانیکی، نوری و آبدوستی سطحی زیست نانوکامپوزیت‌های بر پایۀ نشاستۀ اصلاح‌شده -نانوکریستال سلولز -نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• نسرین جمشیدی کلجکاهی ¹
• بابک قنبرزاده ¹
• جلال دهقان نیا ¹
• محمود صوتی خیابانی ¹
• علی اکبر انتظامی ²

¹ دانشگاه تبریز

² استاد، گروه شیمی پلیمر، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، ایران

https://doi.org/10.22067/ifstrj.v10i3.38456

چکیده

در این پژوهش، ابتدا نانوکریستال سلولزCNC) ) از لینتر پنبه تهیه شد و برای تأیید دست‌یابی به مقیاس نانو از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) استفاده شد. با توجه به معایب فیلم خالص نشاسته، در این پژوهش برای بهبود ویژگی‌های فیلم‎های بر پایه نشاسته نرم‌شده (PS)–پلی‌وینیل الکل (PVOH) از دو نوع نانوذره CNC و دی‎اکسید تیتانیوم (TiO2) به‌صورت توام استفاده گردید و سپس تأثیر غلظت این دو نانوذره و گلیسرول (GLY) بر خواص فیزیکی، توسط روش سطح پاسخ (RSM) موردبررسی قرار گرفت. در این پژوهش، اثر غلظت CNC و GLY به‌صورت خطی بر میزان استحکام کششی نهایی (UTS) معنی‌دار و مقادیر بهینه متغیرهای TiO2، CNC و GLY به‌ترتیب 118/0 گرم، 6/0 گرم و 06/1 سی‌سی به‌دست آمد. همچنین، غلظت TiO2 به‌صورت خطی و درجه دوم بر زاویۀ تماس زیست نانوکامپوزیت معنی‌دار و استفاده توام CNW و TiO2 باعث بهبود خواص آبدوستی سطحی و تأثیرگذاری TiO2 در افزایش خواص آبدوستی سطحی بیشتر از CNW می‌باشد و مقادیر بهینه متغیرهای TiO2، CNC و GLY به‌ترتیب 112/0، 299/0 گرم و 06/1 سی‌سی بود. مطالعات اسپکتروسکوپی مرئی-فرابنفش (UV-Vis) در طول موج nm 200-800 نشان داد که با افزودن CNC و TiO2 به فیلم نشاسته‌ـPVOH، میزان عبور نور کاهش و کدورت افزایش و با افزودن گلیسرول میزان عبور نور افزایش و کدورت کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

• نشاسته
• نانوکریستال سلولز
• نانوذرات دی‌اکسیدتیتانیم
• ویژگی‌های مکانیکی
• طیف‌سنجی

عنوان مقاله [English]

Study of mechanical, optical properties and surface hydrophobicity of modified starch based bionanocomposites containing cellulose nanocrystal and titanium dioxide nanoparticles

نویسندگان [English]

• Nasrin Jamshidi ¹
• Babak Ghanbarzadeh ¹
• Jalal Dehghan nia ¹
• Mahood Sowti Khiabani ¹
• Ali Akbar Entezami ²

¹ University of Tabriz

² Professor of Polymer Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Tabriz, Iran

چکیده [English]

Cellulose nanocrystal (CNC) is a type of nanomaterial which is produced by partial hydrolysis of cellulose and elimination of its amorphous regions. CNC has several advantages such biodegradability and safety toward human health. In this study, CNC was produced from cotton linters and methods such transmission electron microscopy which were used for confirmation of nanoscale size production of cellulose crystals. Due to the disadvantages of pure starch films, in the present research, for improving the properties of plasticized starch-PVOH films, from nanoparticles CNC and TiO2 are used together, then effects of nanoparticles and glycerol determined on physical properties by response surface methodology (RSM). CNC and GLY showed significant linear effects on ultimate tensile strength (UTS) of nanocomposit and there were significant interaction effects between TiO2 and CNC, and also between GLY and TiO2. The optimum levels of TiO2, CNC and GLY for obtaining maximum UTS were as 0.118, 0.6 g and 1.06 ml, respectively. In addition, the TiO2 concentration had linear and quadratic effect on the contact angles of bionanocomposites and optimum levels of TiO2, CNC and GLY for obtaining maximum contact angles were 0.112, 0.299 g and 1.06 ml, respectively. UV-visible spectroscopy studies in the wavelength range 200–800 nm showed that adding of CNC and TiO2 decrease the light transmission and increase the opacity, adding of glycerol increase the light transmission and decrease the opacity.

کلیدواژه‌ها [English]

• Starch
• Cellulose nanocrystal
• Titanium dioxide
• Mechanical properties
• Spectroscopy