اثر نانوکریستال سلولز و پلی وینیل الکل روی ویژگی‌های فیزیکی فیلم‌های بیونانوکامپوزیتی‌ بر پایه نشاسته

سابقه و هدف: فیلم‌های بر پایه بیوپلیمر نشاسته معایبی مثل خواص مکانیکی و بازدارندگی در برابر بخار آبِ ضعیف دارند که کاربردهای آن‌ها را در بسته‌بندی محدود می‌سازد. برای بهبود ویژگی‌های فیلم‌های بر پایه نشاسته، روش‌های مختلفی مانند مخلوط کردن با پلیمرهای دیگر و استفاده از نانوپرکننده‌ها پیشنهاد شده‌اند. نانوکریستال سلولز (NCC) به دلیل زیست تخریب‌پذیری، غیر سمی بودن، فراوانی در طبیعت، قیمت ارزان و تجدید پذیری، گزینه مناسبی برای تقویت پلیمر نشاسته به شمار می‌رود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی اثر نانوکریستال سلولز و پلی وینیل الکل(PVA) روی ویژگی‌های فیلم‌های نشاسته در جهت بهبود خواص مکانیکی و بازدارندگی آن‌ها بود. مواد و روشها: در این پژوهش NCC از لینتر پنبه تولید و به مخلوط تشکیل دهنده فیلم نشاسته- پلی وینیل الکل افزوده شد. به منظور بررسی ویژگی‌های فیلم‌های حاصل، از آزمون‌های مختلف مانند خواص مکانیکی، نفوذ پذیری بخار آب، آزمون حرارتی، پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکپ الکترونی عبوری (TEM) استفاده شد. یافتهها: افزودن PVA و NCC به محلول فیلم‌ساز نشاسته باعث افزایش حداکثر مقاومت به کشش UTS و کاهش نفوذ پذیری به بخار آب WVP فیلم‌های بیونانوکامپوزیت حاصل شد. نتایج آزمون XRD نشان داد که دو جزء ماتریکس و پرکننده به خوبی در هم پخش شده‌اند و بهترین ساختار در غلظت 10 درصد NCC مشاهده شد. نتیجه گیری: PVA به علت داشتن گروه‌های OH می‌تواند با گروه‌هایOH نشاسته پیوند هیدروژنی برقرار کند. این کار موجب افزایش استحکام شبکه پلیمری و بهبود ویژگی‌های مکانیکی و بازدارندگی فیلم‌های بیوکامپوزیت می‌شود. NCC به دلیل دارا بودن ساختار کریستالی با درجه بالای بلوری (که موجب افزایش استحکام و مدول الاستیک آن می‌شود) و هم‌چنین توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی قوی با نشاسته و PVA قادر به بهبود ویژگی‌های مکانیکی و بازدارندگی فیلم‌های بیونانوکامپوزیت است. در غلظت 10 درصد NCC نانوکامپوزیت ها، بالاترین UTS را نشان دادند، اما در غلظت‌های بالاتر، UTS کاهش یافت که به تجمع NCC در ماتریکس پلیمری نسبت داده شد. تجمع NCC در غلظت‌های 15 و 20 درصد به خوبی توسط الگوی XRD به صورت پیک نشان داده شد. واژگان کلیدی: نشاسته، نانوکریستال سلولز، پلی وینیل الکل، ویژگی‌های فیزیکی