تهیه و ارزیابی خواص نانوفیبر سلولز تهیه شده با روش آسیاب

در این مطالعه، الیاف بلند آلفا سلولز سوزنی‌برگان (میکروفیبر) با فرآیند سریع، ساده و تک‌مرحله‌ای آسیاب به نانوفیبرهای سلولزی تبدیل شدند. خواص فیبرهای سلولزی شامل ویژگی‌های 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. مطالعه‌های پراش پرتو ایکس نشان داد که درجه کریستالی و ضخامت کریستال در میکروفیبرها به‌ترتیب 79 درصد و 1/5 نانومتر بوده که در اثر فرایند آسیاب این مقادیر به‌ترتیب به 73 درصد و 6/4 نانومتر برای نانوفیبرهای سلولزی کاهش یافتند. این تغییرات بیانگر اثر قابل‌ملاحظه نیروهای فشاری و برشی سنگ‌های آسیاب بر ساختار کریستال سلولز است. بر خلاف ته‌نشینی سوسپانسیون خمیر اولیه (میکروفیبر) پس از 2 دقیقه، سوسپانسیون نانوفیبر کاملاً پایدار بوده است. شفافیت کیفی فیلم میکروفیبر بسیار کم‌تر از شفافیت کیفی فیلم نانوفیبر و مقدار نفوذپذیری آن (320 میکرومتر بر پاسکال در ثانیه) بسیار بیش‌تر از نفوذپذیری فیلم نانوفیبر (06/1 میکرومتر بر پاسکال در ثانیه) بوده که نشان می‌دهد با کوچک‌سازی ابعاد سلولز از مقیاس میکرو به نانو، سطح ویژه و پیوند افزایش یافته و ساختار فیلم به‌دست آمده یکنواختی بیش‌تر و تخلخل کم‌تری می‌یابد.