تهیه و ارزیابی خواص نانوفیبر سلولز تهیه شده با روش آسیاب

در این مطالعه، الیاف بلند آلفا سلولز سوزنی برگان (میکروفیبر) با فرآیند سریع، ساده و تک مرحله ای آسیاب به نانوفیبرهای سلولزی تبدیل شدند. خواص فیبرهای سلولزی شامل ویژگی های مرفولوژیک (قطر و توزیع قطری)، تغییرات ساختاری کریستال (ضخامت کریستال و درجه کریستالی)، پایداری سوسپانسیون و خواص فیزیکی فیلم (شفافیت و نفوذپذیری) در دو مقیاس میکرو و نانو مطالعه شد. مقایسه متوسط قطری میکروفیبرها (10±33 میکرومتر) و نانوفیبرها (11±28 نانومتر) نشان داد که فرآیند آسیاب با کاهش 1200 برابر قطر، در تولید نانوفیبرها کاملاً کارآمد بوده است. مطالعه های پراش پرتو ایکس نشان داد که درجه کریستالی و ضخامت کریستال در میکروفیبرها به ترتیب 79 درصد و 1/5 نانومتر بوده که در اثر فرایند آسیاب این مقادیر به ترتیب به 73 درصد و 6/4 نانومتر برای نانوفیبرهای سلولزی کاهش یافتند. این تغییرات بیانگر اثر قابل ملاحظه نیروهای فشاری و برشی سنگ های آسیاب بر ساختار کریستال سلولز است. بر خلاف ته نشینی سوسپانسیون خمیر اولیه (میکروفیبر) پس از 2 دقیقه، سوسپانسیون نانوفیبر کاملاً پایدار بوده است. شفافیت کیفی فیلم میکروفیبر بسیار کم تر از شفافیت کیفی فیلم نانوفیبر و مقدار نفوذپذیری آن (320 میکرومتر بر پاسکال در ثانیه) بسیار بیش تر از نفوذپذیری فیلم نانوفیبر (06/1 میکرومتر بر پاسکال در ثانیه) بوده که نشان می دهد با کوچک سازی ابعاد سلولز از مقیاس میکرو به نانو، سطح ویژه و پیوند افزایش یافته و ساختار فیلم به دست آمده یکنواختی بیش تر و تخلخل کم تری می یابد.