بررسی ویژگی های فیزیکی بیونانوکامپوزیت های نشاسته- پلی وینیل الکل حاوی نانوکریستال سلولز و نانورس

پلاستیک های مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی یکی از عوامل آلاینده محیط زیست به شمار میروند، 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 ترکیبات 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 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 به استفاده از نرم کننده ها، ترکیب با پلیمرهای سنتزی، ترکیب با نانوپرکننده ها و تولید نانوکامپوزیت ها را می توان نام برد. در این پژوهش برای بهبود ویژگی های فیلم نشاسته از پلی وینیل الکل و همچنین دو نانوذره mmt و ncc استفاده شده است و در نهایت اثرات این ترکیبات بر روی ویژگی های مختلف فیلم های بیونانوکامپوزیت نشاسته مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از آزمون های مختلف نشان داد افزودن pvoh به نشاسته، باعث بهبود ویژگی های مکانیکی و بازدارندگی فیلم نشاسته می شود. افزودن 10% پلی وینیل الکل به فیلم نشاسته باعث کاهش میزان جذب رطوبت، حلالیت، uts فیلم های نشاسته شد. استفاده از نانورس، حلالیت، جذب آب، wvp را کاهش و زاویه تماس را افزایش داد. افزایش غلظت mmt، باعث افزایش uts و کاهش sb شد. نتایج آزمون dsc نشان داد، افزودن غلظت mmt باعث افزایش دمای ذوب و دمای انتقال شیشه ای می شود. نتایج آزمون xrd نشان داد نانوکامپوزیت های نشاسته / pvoh حاوی مقادیر مختلفی از mmt همگی ساختار exfoliated را نشان می دهند. به منظور بهبود ویژگی های فیلم نشاسته از ترکیب nccاستفاده شد. ncc توسط مراحل مختلف از لینتر پنبه استخراج شد و ساختار و اندازه ذرات آن توسط tem و afm مورد بررسی قرار گرفت. نانوکامپوزیت های نشاسته / pvoh حاوی مقادیر مختلفی از ncc، بهبود در میزان جذب رطوبت، wvp، حلالیت و زاویه تماس را نشان دادند. همه این نتایج نشان می دهد که افزودن ncc به نشاسته باعث بهبود ویژگی های بازدارندگی فیلم نشاسته می شود. همچنین با افزودن ncc به نشاسته میزان uts با افزایش غلظت ncc افزایش یافته و بالاترین مقدار uts در غلظت 10% ncc بدست آمد. غلظت های بالاتر ncc (15 و 20%) باعث کاهش میزان uts شد که دلیل آن ممکن است مربوط به توده شدن ncc در غلظت های بالا باشد. همچنین با افزایش غلظت ncc مقدار sb کاهش می یابد که دلیل آن به کاهش انعطاف پذیری زنجیرهای پلیمری با افزایش استحکام شبکه می باشد. افزودن ncc به فیلم بیوکامپوزیت نشاسته / pvoh باعث افزایش ویژگی های بازدارندگی فیلم ها شد. با افزایش غلظت ncc میزان جذب رطوبت، wvp و حلالیت کاهش و درجه زاویه تماس افزایش یافت. افزودن ncc به نشاسته ویژگی های حرارتی فیلم های بدست آمده را تحت تاثیر قرار داده و باعث افزایش دمای ذوب و دمای انتقال شیشه ای شد. مقایسه اثر بخشی دو نانوذره در سه سطح 3، 5 و 7% نشان داد mmt میزان جذب رطوبت، حلالیت، نفوذپذیری نسبت به بخار آب کمتر و uts بالاتری نسبت به ncc نشان داد. تصاویر توپوگرافی، منحنی توزیع فراوانی ارتفاع نقاط و پارامترهای زبری نشان داد که فیلم های بیوکامپوزیت نشاسته / pvoh / ncc سطح نسبتاً صافی را نشان می دهند. در حالیکه فیلم بیونانوکامپوزیت نشاسته / pvoh / mmt سطح زبری را نشان داد. با توجه به نتایج بدست آمده mmt در این سطح مورد مقایسه (3%، 5 و 7%) بهترین نتایج را بدست می دهد. در حالیکه اثربخشی ncc در غلظت های بالاتر از سطح مورد مقایسه و بیشتر در سطح 10% می باشد. با توجه به اینکه فیلم بیونانوکامپوزیت نشاسته / pvoh حاوی 10% mmt فیلم مناسبی را تشکیل نداد، امکان مقایسه در غلظت های بالاتر وجود نداشت.