فوم نانوبیوکامپوزیت نشاسته ترموپلاستیک/نانوالیاف سلولز: بررسی خصوصیات مکانیکی و گرمایی
Authors
Abstract:
چکیده سابقه و هدف : در سال‌های اخیر حجم تولید فوم‌های پلی استایرن بسیار زیاد شده است.بیشتر این فومها در صنایع غذایی و بسته‌بندی استفاده می‌شوند. افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی نیاز به توسعه مواد زیست تخریب پذیر را ایجاد کرده است. نشاسته زیست پلیمری قابل دسترس، قابل تجدید، ارزان و زیست‌تخریب پذیر و قابل ترموپلاست شدن است. این عوامل دلایل علاقه‌مندی زیاد به استفاده از نشاسته به عنوان جایگزین پلیمرهای سنتزی (مثل پلی استایرن) می‌باشد. اما فوم نشاسته دارای خصوصیات گرمایی و مکانیکی ضعیفی است. یکی از راه‌های مهم بهبود خواص فوم نشاسته استفاده از نانوالیاف سلولز به‌عنوان تقویت‌کننده در ساختار فوم است. چالش اصلی برسر راه فوم کردن نشاسته تقویت شده با نانوالیاف سلولز، وجود آب فراوان در ژل NFC (nanofibrillated cellulose)است. این میزان آب سبب ایجاد حفرات درشت در هنگام تشکیل فوم می‌شود که خصوصیات فوم را به شدت تحت تاثیر قرار میدهد. در این مطالعه نانوالیاف سلولز در اکسترودر با نشاسته ترموپلاستیک( TPS ، Thermoplastic starch) مخلوط می‌شود تا پخش مناسبی از NFC در ماده زمینه پلیمری به‌دست آید. سپس فوم TPS/NFC تشکیل‌شده و اثر NFC بر خواص گرمایی و مکانیکی فوم حاصل بررسی می‌گردد. مواد وروش‌ها :. به‌منظور ساخت نانوبیوکامپوزیت نشاسته ترموپلاستیک/ نانو الیاف سلولز گرانول نشاسته ذرت به صورت پودر، گلیسرول و ژل NFC و آزودی کربنامید تهیه‌شد. گلیسرول به میزان 30 درصد وزنی به عنوان ماده نرمکننده برای تولید TPS استفاده شد. نانو الیاف سلولز به میزان 5/0 ، 1 و 5/1 درصد وزنی برای تقویت نشاسته استفاده شد. پودر آزودی کربنامید به عنوان عامل فوم‌زا به میزان 2/0 درصد وزنی مورد استفاده قرار گرفت. مواد مورد نیاز برای هر تیمار در یک اکسترودر دو ماردونه همسو گرد مخلوط شدند وگرانول‌هایNFC TPS/ دارای ماده فوم‌زا تهیه شدند. در مرحله بعد گرانول‌های به دست آمده از اکسترودر به پرس گرم با دمایی بالاتر از دمای عملکرد ماده فوم‌زا منتقل شدند و فوم نانوبیوکامپوزیت TPS/NFC ساخته شد. به‌منظور بررسی ساختار مورفولوژیکی نمونه‌ها عکس‌های FE-SEM تهیه شد. آزمون‌های گرما وزن‌سنجی(TGA), کالری متری پویش تفاضلی(DSC) و آنالیز دینامیکی – مکانیکی – گرمایی(DMTA) برای بررسی خصوصیات گرمایی و مکانیکی نمونه‌ها انجام شد. یافته ها : عکس‌های FE-SEM نشان داد فوم نانوبیوکامپوزیت TPS/NFC حفرات بیشتر و کوچک‌تری در مقایسه با فوم TPS دارد و این موضوع به علت اثر هسته‌زایی NFC است. نتایج TGA نشان داد با افزایش NFC ثبات گرمایی نانوبیوکامپوزیت‌های فوم TPS/NFC بیشتر شد نتایج DSC نشان داد با افزایش NFC دمای انتقال شیشهای نمونه‌ها افزایش یافت. نتایج DMTA نشان داد مدول ذخیره نمونه‌ها بعد از اضافه کردن NFC افزایش یافت. دلیل این امر ایجاد فوم میکروسلولی و نیز تقویت دیواره سلولی فوم توسط نانوالیاف سلولز می‌باشد. همچنین نتایج نشان داد مدول اتلاف و فاکتور اتلاف با افزایش NFC افزایش یافت. نتیجه گیری: نتایج تحقیق نشان دادNFC خواص گرمایی و مکانیکی فوم TPS/NFC را بهبود داد. اضافه کردن NFC به TPS سبب می‌شود در هنگام فوم شدن سلولهای کوچک‌تر و همگن‌تری تولید شود.
similar resources
بررسی تأثیر استفادۀ توأم از نانوذرات دیاکسید تیتانیم و نانوکریستال سلولز بر ویژگیهای گرمایی، آبگریزی و رنگی بیونانوکامپوزیت‌های نشاسته- PVOH
در این پژوهش، برای بهبود ویژگیهای کاربردی فیلمهای بر پایه نشاسته، ابتدا از میزان ثابت اسیدسیتریک و پلیوینیلالکل (PVOH) استفاده و پس از آن اثر سطوح مختلف غلظت دو نوع نانوذره نانوکریستال سلولز (CNC) و دیاکسید تیتانیم (TiO2) به‌صورت توأم و نرمکننده گلیسرول (GLY) بررسی شد. آزمون گرماسنجی پویشی افتراقی (DSC) نشان میدهد که افزودن CNC و TiO2 به‌ترتیب موجب افزایش دمای ذوب و انتقال شیشهای و ک...
full textبررسی تأثیر استفادۀ توأم از نانوذرات دیاکسید تیتانیم و نانوکریستال سلولز بر ویژگیهای گرمایی، آبگریزی و رنگی بیونانوکامپوزیت‌های نشاسته- PVOH
در این پژوهش، برای بهبود ویژگیهای کاربردی فیلمهای بر پایه نشاسته، ابتدا از میزان ثابت اسیدسیتریک و پلیوینیلالکل (PVOH) استفاده و پس از آن اثر سطوح مختلف غلظت دو نوع نانوذره نانوکریستال سلولز (CNC) و دیاکسید تیتانیم (TiO2) به‌صورت توأم و نرمکننده گلیسرول (GLY) بررسی شد. آزمون گرماسنجی پویشی افتراقی (DSC) نشان میدهد که افزودن CNC و TiO2 به‌ترتیب موجب افزایش دمای ذوب و انتقال شیشهای و ک...
full textبررسی تجربی خواص مکانیکی و مورفولوژیکی فوم میکروسلولی پلی استایرن
فوم های میکروسلولی به آن دسته از فوم ها اطلاق می شود که دارای تعداد زیادی سلول در اندازه حدود 10 میکرون می باشند. در این فومها از گاز خنثی (نیتروژن یا دی اکسید کربن) بعنوان ماده پف دهنده استفاده می شود. بدلیل کوچکی سلولهای این فومها خواص مکانیکی و فیزیکی برتری (مانند: استحکام خستگی، استحکام به ضربه ، خواص حرارتی و دی الکتریکی) حتی نسبت به پلاستیک فوم نشده دارند. در این تحقیق به بررسی خواص مکانی...
full textنانوکامپوزیت‌های بر پایه نشاسته سیب‌زمینی- مونت‌موریلونیت (MMT): حساسیت به آب، خواص مکانیکی و گرمایی و الگوی پراش پرتو X
هدف از این پژوهش، مطالعه اثر افزودن درصدهای مختلف مونت‌موریلونیت (3، 5، 7 و %9 وزن نشاسته)، بر خواص فیزیکی نانوکامپوزیت‌های نشاسته سیب زمینی-MMT است. مقاومت گرمایی و خواص مکانیکی فیلمهای نانوکامپوزیت به ترتیب به وسیله آزمون گرماسنجی پویشی تفاضلی و آزمون کشش و نحوه پراکنش نانوذرات در ماتریس پلیمر با استفاده از آزمون پراش پرتو X بررسی شد. برای مطالعه اثر افزودن نانوذرات بر مقدار بازدارندگی ...
full textارزیابی فاکتورهای فرآیندی موثر بر رسانایی الکتریکی نانوبیوکامپوزیت کربن-سلولز
چکیده هدف این تحقیق یافتن شرایط بهینه ساخت نسل جدیدی از نانوبیوالکترود کامپوزیت های بر پایه ی نانوالیاف سلولزی و نانولوله های کربنی چندجداره می باشد. پارامتر های متغیر فرایندی عبارتند از نوع نانوالیاف سلولزی (سلولز نانوفیبریله شده و سلولز باکتری)، روش خشک کردن بسترهای سلولزی (خشک کردن در دمای محیط، آون و خشک کن انجمادی)، تیمار شیمیایی استفاده شده با هدف پایدارسازی سوسپانسیون آبی کلوئیدی نانول...
بررسی رفتار گرمایی، مکانیکی و کربونیزه شدن رزین فنولیک دمابالا
In the present work, thermal and mechanical behaviors of phenolic resin are investigated. This polymer can be used as a matrix for carbon-carbon composites. To find out the best heating process, five different cycles are used for curing the polymer and flexural strength of the specimens are obtained. The cycle with maximum strength is used for the next steps. Then, the oxidation behavior of sp...
full textMy Resources
Journal title
volume 25 issue 1
pages 61- 74
publication date 2018-05-22
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