مقایسه ویژگیهای فیزیکی بیونانوکامپوزیت های نشاسته اصلاح شده-پلی وینیل الکل، حاوی نانوکریستال های سلولز و نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم توسط روش سطح پاسخ

پلاستیک های مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی یکی از عوامل آلاینده محیط زیست به شمار می روند، این ترکیبات به دلیل دارا بودن ماهیت غیر زیست تخریب پذیر در محیط زیست باقی مانده و آلودگی های زیست محیطی را موجب می شوند. برای حل این مشکل، پژوهشگران به فکر استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر در بسته بندی مواد غذایی افتاده اند. نشاسته یکی از این ترکیبات به شمار می رود که به دلیل دارا بودن قیمت ارزان، تجدید پذیری و فراوانی در طبیعت مورد توجه زیادی قرار دارد. هر چند فیلم خالص نشاسته دارای معایبی مانند خاصیت آبدوستی شدید نشاسته و دارا بودن خواص مکانیکی نسبتاً ضعیف، می باشد که استفاده از آن را در تولید فیلم های مورد استفاده در بسته بندی محدود می سازد. روش های مختلفی برای بهبود ویژگی های فیلم نشاسته وجود دارد که از آن جمله می-توان استفاده از نرم کننده ها، اصلاح شیمیایی نشاسته، ترکیب با پلیمرهای سنتزی، ترکیب با نانوپرکننده ها و تولید نانوکامپوزیت ها را نام برد. در این پژوهش برای بهبود ویژگی های فیلم نشاسته از میزان ثابت 10% اسید سیتریک و 10% پلی وینیل الکل و همچنین مقادیر مختلف دو نانوذره نانوکریستال سلولز(cnw) و tio2 بصورت توام استفاده شده است. مقادیر مختلف گلیسرول نیز مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت اثرات این ترکیبات بر روی ویژگی های مختلف فیلم های بیونانوکامپوزیت نشاسته مورد بررسی و مقادیر بهینه آنها با طرح مرکب مرکزی توسط روش سطح پاسخ (rsm) تعیین گردید. به منظور بهبود ویژگی های فیلم نشاسته که از cnw استفاده شد، توسط مراحل مختلف از کرک پنبه استخراج شد و ساختار و اندازه ذرات آن توسط tem مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون dsc نشان داد که افزودن cnw موجب افزایش دمای ذوب و انتقال شیشه ای و افزودن سطح بالای tio2 موجب کاهش دمای ذوب و افزایش دمای انتقال شیشه ای بیونانوکامپوزیت ها گردید. نتایج آزمون xrd نشان داد که افزودن مقادیر کم tio2 و cnw بدلیل پخش یکنواخت در دیفراکتوگرام پیک پراشی مشاهده نمی گردد اما با افزودن مقادیر بالای tio2 و cnwپیک مشاهده می شود که ممکن است مربوط به تجمع نانوذرات باشد. طیف سنجی ftir نشان داد که افزودن cnw موجب جابه جا نمودن محل پیک باند هیدروژنی و جذب بیشتر امواج ir در 1-cm 2000-400 و افزودن tio2 موجب جابه جا نمودن محل پیک باند هیدروژنی و افزایش شدت جذب در 1-cm 800-400 می گردد که به ارتعاش باندهای ti-o-ti نسبت داده می شود. نتایج حاصل از بهینه سازی فرمولاسیون بیونانوکامپوزیت نشاسته-pvoh نشان داد که غلظت tio2 بصورت درجه دوم و غلظت cnw و gly بصورت خطی و درجه دوم بر میزان جذب رطوبت معنی دار می باشد و مقادیر بهینه متغیرهای tio2، cnw و gly به ترتیب 118/0، 30/0 گرم و 36/1 میلی لیتر بود. غلظت tio2 و cnw بصورت درجه دوم، غلظت gly بصورت خطی و درجه دوم و تاثیر متقابل cnw و gly بر نفوذپذیری نسبت به بخارآب (wvp) معنی دار بود و مقادیر بهینه متغیرهای tio2، cnw و gly به ترتیب 118/0، 30/0 گرم و 06/1 میلی لیتر بود. غلظت cnw بصورت درجه دوم و گلیسرول بصورت خطی بر میزان حلالیت در آب معنی دار بود و مقادیر بهینه متغیرهای tio2، cnw و gly به ترتیب 235/0، 30/0 گرم و 36/1 میلی لیتر بود. غلظت tio2 بصورت خطی و درجه دوم بر زاویه تماس بیونانوکامپوزیت معنی دار و مقادیر بهینه متغیرهای tio2، cnw و gly به ترتیب 112/0، 299/0 گرم و 06/1 میلی لیتر بود. غلظت cnw و gly بصورت خطی و تاثیر متقابل tio2، cnw و tio2، gly بر میزان استحکام کشش نهایی (uts) بیونانوکامپوزیت معنی دار و مقادیر بهینه متغیرهای tio2، cnw و gly به ترتیب 118/0، 6/0 گرم و 06/1 میلی لیتر بود. غلظت cnw بصورت خطی و درجه دوم و تاثیر متقابل tio2 و gly بر میزان اندیس زردی بیونانوکامپوزیت معنی دار و مقادیر بهینه متغیرهای tio2، cnw و gly به ترتیب 235/0، 0 گرم و 06/1 میلی لیتر بود. برای میزان عبور نور بیونانوکامپوزیت نشاسته-pvoh در ناحیه nm 600-200 ، غلظت tio2 بصورت خطی و درجه دوم معنی دار بود. بنابراین در حالت کلی می توان نتیجه گرفت که نانوذرات و پلاستی سایزر بایستی در مقادیر مشخص به بیونانوکامپوزیت اضافه گردد تا موجب بهبود خصوصیات مکانیکی و بازدارندگی فیلم نشاسته-pvoh گردد.