بررسی استفاده از نانو ذرات در ساخت فیلم پلی اتیلنی مورد استفاده برای بسته بندی در جهت تقویت خواص مکانیکی و کاهش نفوذپذیری

در سالهای اخیر نانوکامپوزیت ها به دلیل اثر نانوذرات موجود در آنها از طریق برهمکنشهای داخلی بر بهبود خواص در مقایسه با مواد دیگر مورد توجه قرار گرفته اند. نانوکامپوزیت های شامل پلیمر و سیلیکات های لایه ای گروه جدیدی از مواد هستند که خواص مکانیکی و عبورپذیری آنها بهبود یافته است. نانوکامپوزیت های پلیمر- خاک رس، که از دو فاز ماتریس پلیمری و عامل تقویت کننده تشکیل می شوند، به دلیل سهولت فرایند تولید و در دسترس بودن خاک رس از بیشترین استفاده در میان نانوکامپوزیت های پلیمری برخوردارند. بهبود خواص مکانیکی و عبورپذیری در این دسته از مواد باعث گشته است که نانوکامپوزیت های پلیمر- خاک رس به عنوان مواد نوین به منظور کاهش میزان نفوذ پذیری گاز، در صنعت بسته بندی مواد غذایی مورد توجه ویژه ای قرار گیرند. در این پژوهش از نانوکامپوزیت پلی اتیلن – خاک رس به همراه یک سازگارکننده مناسب به منظور بررسی رفتار مکانیکی و خاصیت عبورپذیری اکسیژن استفاده شده است. همچنین به دلیل تغییرات فاکتورهای مورد مطالعه (مقدار خاک رس و سازگار کننده و نسبت وزنی ldpe به lldpe ) در سه سطح در طراحی آزمایشات از روش تاگوچی در جهت کمینه کردن تعداد آزمایشات بهره گرفته شده است. جهت بررسی ساختار نانوکامپوزیت پلیمر- خاک رس دستگاه پراش پرتو ایکس ( xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی ( sem) مورد استفاده قرار گرفته است. در اغلب نمونه ها اینترکلیشن اتفاق افتاده و در نمونه هایی که حاوی 5 و 7 درصد وزنی از نانوکلی به همراه 7 درصد وزنی سازگارکننده بودند شاهد اکسفولیشن بودیم. همچنین استفاده از مالییک انیدرید گرفت شده با پلی اتیلن، به عنوان سازگار کننده، نه تنها سبب چسبندگی خوبی میان نانوذرات و فاز پلیمری گردید بلکه تنش کششی و مدول یانگ نانوکامپوزیت را نیز افزایش داد. علاوه بر این بر اساس نتایج بدست آمده از آزمونهای کشش و نفوذپذیری، در نسبت وزنی یکسان از ldpe و lldpe بیشترین سازگاری میان دو فاز پلیمری برقرار می شود. افزایش مقدار نانوکلی نیز موجب کاهش میزان نفوذپذیری اکسیژن شد. همچنین به منظور دستیابی به ترکیب مطلوب برای بهینه نمودن خواص مکانیکی و عبور پذیری، از نرم افزار qualitek-4 که مبتنی بر روش تاگوچی می باشد، استفاده شد.