تولید و ارزیابی نانو کاغذ از لینتر پنبه به روش انحلال جزئی

Authors

  • حسین یوسفی عضو هیئت علمی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
Abstract:

سابقه و هدف: استفاده از سلولز و محصولات سلولزی در تولید ترکیبات زیستی در مقیاس نانو به علت مقاومت زیاد، وزن کم و زیست تخریب پذیری مورد مطالعه فراوانی قرار گرفته است. نانوساختارها از طریق روش‌های بالا به پایین یا پایین به بالا بدست می‌آیند. در این مطالعه، روش بالا به پایین انحلال جزئی، به عنوان یک روش ساده و سریع، جهت تولید نانوسلولز مورد استفاده قرار گرفت. با کنترل شرایط انحلال نظیر زمان و حلال، ارتباط و اتصال جانبی نانوفیبریل‌های مجاور را که از طریق پیوندهای هیدروژنی تأمین می‌شود، قطع و به طور جزئی زنجیرهای بیرونی نانوفیبریل را حل می‌نماید. با توقف واکنش انحلال جزئی و خروج حلال نانوفیبریل‌هایی که به طور جزئی انحلال پیدا کردند به همدیگر جوش خورده و فیلمی تشکیل می‌گردد که چون کاملا از نانوفیبریل‌های سلولزی و سلولز آمورف تشکیل شده است به آن نانوکاغذ اطلاق می‌گردد تحقیق حاضر به بررسی ویژگی‌های این محصول نانوکاغذی کاملا زیست سازگار حاصل از الیاف لینتر پنبه با روش انحلال جزیی می‌پردازد. مواد و روش‌ها: خالص‌سازی الیاف لینتر پنبه طی سه مرحله‌ی پنوماتیکی، شستشو با آب داغ و پخت شیمیایی با هیدروکسید سدیم انجام شد. از خمیر کاغذ حاصل مطابق با استاندارد TAPPIکاغذهای دست ساز ساخته شد. انحلال جزئی کاغذهای محتوی آلفا سلولز زیاد، در حلال دی متیل استامیدی/ 9درصد لیتیم کلرید (DMAc/LiCL) انجام شد و از ژل حاصل با پرس و خشک کردن، فیلم سلولزی شفاف بدست آمد. به منظور ارزیابی خواص ریخت شناسی، ساختار بلورین، خواص مکانیکی و حرارتی به ترتیب از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان، پراش پرتو ایکس، آزمونگر خواص مکانیکی و تحلیل‌گر وزن سنجی گرمایی استفاده شد. یافته‌ها: قطر نانوفیبریل‌های حل نشده با مطالعات میکروسکوپ الکترونی در حدود 60-66 نانومتر اندازه‌گیری شد. ریزنگارهای الکترونی، یکنواختی بافت نانوکاغذ را نسبت به کاغذ معمولی نشان داد. شفافیت بصری (پشت نمایی) نانو کاغذ به علت آزادسازی نانو ساختارهای سلولزی، یکپارچه شدن بافت، افزایش دانسیته و کاهش ناهمواری سطح و افزایش سطوح عبور نور قابل ملاحظه بود. نتایج خواص مکانیکی نشان داد که نانو کاغذ تنش کششی زیادتری را نسبت به کاغذ معمولی داشت. تنش کششی برای کاغذ و نانوکاغذ بترتیب 8.02و 27.28 (MPa) و مدول الاستیسیته کششی0.483 و 0.649(GPa) بدست آمد. الگوی پراش پرتو ایکس کاغذ معمولی، با سلولز نوع اول (I) مطابقت داشت. در اثر انحلال جزئی زنجیرهای بیرونی سلولزی نانوفیبریل‌ها در محیط حلال به طور نسبی آزاد شده و در اثر خروج حلال مجدد بازآرایی زنجیرها اتفاق افتاد. در بازآرایی مجدد بخش‌هایی به صورت بلورهای سلولز نوع دوم درآمده و نیز مقدار سلولز آمورف نیز افزایش می‌یابد. لذا در فرآیند انحلال جزئی و جامدشدن مجدد، نوع سلولز تغییر می‌کند. با بررسی اطلاعات پراش پرتو ایکس، پیک مرتبط با سلولز نوع دوم (II) و افزایش فاز آمورف در نانوکاغذ مشاهده شد، درجه بلورینگی کاغذ و نانوکاغذ به‌ ترتیب از 84.9 به   54.89 درصد محاسبه شد. اندازه نانو بلورهای سلولزی در کاغذ 6.44 نانومتر و در نانوکاغذ 2.55 نانومتر بدست آمد. نتایج بررسی پایداری حرارتی نشان داد که نانوکاغذ پایداری حرارتی کمتری نسبت به کاغذ معمولی داشت. نتیجه‌گیری: در ساختار نانوکاغذ، سلولز نوع βI حل نشده (نانو فیبریل‌های حل نشده) فاز تقویت‌کننده و سلولز نوع دوم (II) و نواحی بی‌شکل فاز زمینه را تشکیل می‌دهد. انحلال جزئی، بخشی از بلور‌ها را تخریب می‌کند و با خروج حلال و سخت‌شدن مجدد، بخشی از زنجیرهای ناحیه بی‌شکل بازآرایی پیدا می‌کنند و به بلور‌های سلولز II تبدیل می‌شوند در نهایت با ایجاد نانو ساختار یکنواخت، محصول مقاوم و با قابلیت پشت‌نمایی حاصل می‌شود. کاهش بلورینگی سلولز بر اثر انحلال منجر به افت پایداری حرارتی نانوکاغذ نسبت به کاغذ معمولی می‌شود.

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

تولید و ارزیابی نانوکاغذ از لینتر پنبه به روش انحلال جزئی

این پژوهش با هدف ساخت نانوکاغذ از لینتر پنبه با روش مستقیم انحلال جزئی-جوشکاری سلولز انجام شد. ساخت نانو کاغذ با این روش، نیاز به منبع خالص آلفا سلولز دارد. در این تحقیق خالص سازی الیاف لینترپنبه با عملیات مکانیکی (نیروی بادی)، آب داغ و پخت سودا در سه سطح غلظت سدیم هیدروکسید 20، 30 و40g/l انجام شد. درجه پلیمرشدن و مقدار آلفا سلولز محاسبه شد. با افزایش غلظت سدیم هیدروکسید، درجه پلیمرشدن سلولز کا...

15 صفحه اول

بهبود کیفیت الیاف لینتر پنبه به روش نانوکوتینگ لایه ای جهت تولید کاغذ با دوام

در خمیرهای محتوی آلفا سلولز زیاد مانند خمیر رنگ¬بری شده لینتر¬پنبه، پیوند بین الیاف در اثر اعمال تیمار پالایش توسعه اندکی می¬یابد. جهت اصلاح خواص سطحی الیاف لینتر¬پنبه و توسعه پیوند بین الیاف، در این تحقیق از روش خود¬تجمعی لایه به لایه که تکنیک جدیدی از فناوری نانو است استفاده شده است. از کایتوزان با وزن¬مولکولی متوسط (cm) و کم (cl) جهت تشکیل لایه¬های پلیمری کاتیونی، و از نانوسیلیکا (nsi) و نان...

15 صفحه اول

ارزیابی تاثیرنانوکوتینگ لایه ای کایتوزان- نانوالیاف سلولزی بر ویژگی های الیاف و کاغذ لینتر پنبه

روش خودتجمعی لایه به لایه، در حوزه فناوری نانو، از روش‌های جدیدی است که برای اصلاح خواص سطح مواد جامد استفاده می‌شود. در این مقاله تاثیر اصلاح سطح خارجی الیاف لینتر پنبه با جذب متناوب لایه هایپلی الکترولیت کاتیونی و آنیونی (کایتوزان/ نانوالیاف سلولزی) بررسی گردید.جذب مواد بر سطح الیاف سلولزی از طریق تیتراسیون الکترولیت تحلیل شد.قابلیت پیوند پذیری الیاف با تشکیل لایه‌های پلیمری در سطح الیاف، بهب...

full text

تولید و ارزیابی استات سلولز پربازده با استفاده از کاتالیزور ید و خالص‌سازی لینتر پنبه

در این پژوهش از لینتر پنبه به‌عنوان مادة اولیه با هدف تولید استات سلولز با بازده زیاد و درجة استخلاف 2 تا 2/5  استفاده شد. در ابتدا خمیر حل‌شونده با خلوص بیشتر از 98 درصد، گرانروی ذاتی  712ml/g و درجة روشنی 85 درصد با استفاده از فرایند سودا (دمای 160 درجة سانتی‌گراد و به‌مدت 3 ساعت) و رنگ‌بری TCF تهیه شد. یکی از عوامل اصلی در استفاده از دما و زمان زیاد پخت، وجود لیگنین در پوسته سخت تخم لینتر پن...

full text

تأثیر لایه‌های خودسامان کایتوزان- نانوسیلیکا بر روی الیاف لینتر پنبه و خواص کاغذ تهیه‌شده از آن

با فن لایه به لایه می‌توان خصوصیات سطحی الیاف سلولزی را اصلاح نمود. یکی از منابع سلولزی مهم غیرچوبی و صنعتی در دنیا، الیاف پنبه است. الیاف لینتر پنبه نیز به‌‌عنوان یکی از فرآورده‌های جانبی مهم به همراه الیاف پنبه تولید می‌شوند که یکی از منابع مهم الیاف سلولزی است که در صنعت کاغذسازی جهت تولید کاغذ بادوام مورداستفاده قرار می‌گیرد. در این تحقیق تأثیر جذب متناوب لایه‌های کایتوزان کاتیونی و نانوسیل...

full text

ارزیابی تاثیرنانوکوتینگ لایه ای کایتوزان- نانوالیاف سلولزی بر ویژگی های الیاف و کاغذ لینتر پنبه

روش خودتجمعی لایه به لایه، در حوزه فناوری نانو، از روش های جدیدی است که برای اصلاح خواص سطح مواد جامد استفاده می شود. در این مقاله تاثیر اصلاح سطح خارجی الیاف لینتر پنبه با جذب متناوب لایه هایپلی الکترولیت کاتیونی و آنیونی (کایتوزان/ نانوالیاف سلولزی) بررسی گردید.جذب مواد بر سطح الیاف سلولزی از طریق تیتراسیون الکترولیت تحلیل شد.قابلیت پیوند پذیری الیاف با تشکیل لایه های پلیمری در سطح الیاف، بهب...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


Journal title

volume 24  issue 2

pages  129- 142

publication date 2017-08-23

By following a journal you will be notified via email when a new issue of this journal is published.

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023