تولید و ارزیابی نانوکاغذ از لینتر پنبه به روش انحلال جزئی

این پژوهش با هدف ساخت نانوکاغذ از لینتر پنبه با روش مستقیم انحلال جزئی-جوشکاری سلولز انجام شد. ساخت نانو کاغذ با این روش، نیاز به منبع خالص آلفا سلولز دارد. در این تحقیق خالص سازی الیاف لینترپنبه با عملیات مکانیکی (نیروی بادی)، آب داغ و پخت سودا در سه سطح غلظت سدیم هیدروکسید 20، 30 و40g/l انجام شد. درجه پلیمرشدن و مقدار آلفا سلولز محاسبه شد. با افزایش غلظت سدیم هیدروکسید، درجه پلیمرشدن سلولز کاهش یافت. با افزایش غلظت سدیم هیدروکسید درجه پلیمر شدن و بازده خمیر سازی کاهش یافت اما سلولز با خلوص بالا بدست آمد. به منظور بررسی اثر گراماژ بر انحلال سلولز و خواص محصول نهایی؛ کاغذ های دست ساز از تیمار با حداکثر مقدار آلفا سلولز با سه گراماژ 30، 60 و 90 g/m^2 ساخته شد. عملیات فعال سازی سلولز قبل از انحلال، به مدت 3 ساعت در چهار مرحله انجام شد. برای تمامی تیمارها، زمان انحلال و مقدار لیتیم کلرید (9%)، جرم خشک سلولز (1%) و زمان شستشوی حلال ثابت در نظر گرفته شد. به منظور مطالعه ریخت شناسی فیلم های سلولزی، ازمیکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fe-sem) استفاده شد. ساختار بلورینه سلولز و محاسبه بلورینگی و اندازه بلورهای سلولزی با استفاده از پراش پرتو ایکس (xrd) بررسی شد. مقاومت کششی و مدول الاستیسیته کششی نمونه ها اندازه گیری شد. پایداری حرارتی نیز توسط دستگاه sta مورد بررسی قرار گرفت. ریزنگارهای الکترونی نشان داد که بر اثر انحلال جزئی، ابعاد میکرومتری فیبرهای سلولزی موجود در کاغذ به ابعاد نانومتری (نانوفیبریل های حل نشده) تبدیل شد که توسط زنجیرهای نامنظم سلولزی (تولید شده طی انحلال جزئی) به همدیگر جوش خورده و فیلمی با ساختاری یکپارچه تر از کاغذ تشکیل شد. قطر نانوفیبریل حل نشده در نانوکاغذ حاصل از نمونه های با گراماژ 30، 60 و 90 g/m^2 بترتیب درحد 57 ، 66-60 و 58 نانومتر اندازه گیری شد. نتایج پراش پرتو ایکس نشان داد که کاغذ معمولی لینتر با الگوی سلولز i مطابقت دارد. بر اثر انحلال جزئی، از مقدار سلولز i کم شده و به میزان سلولز ii و نواحی بی شکل افزوده شد. اندازه بلورها و درجه بلورینگی در کاغذ معمولی بترتیب nm 44/6 و 9/84% محاسبه شد که این مقادیر برای نانوکاغذها کمتر محاسبه شد بطوریکه کمترین اندازه بلور(nm 2/55) و درجه بلورینگی (54/89%) مربوط به نانو کاغذ حاصل از نمونه با گراماژ g/m^2 60 بود. نتایج آزمون کششی نشان داد با انحلال جزئی سلولز؛ مقاومت نانوکاغذهای حاصل از نمونه های با گراماژ 30 و 60 g/m^2 حدود 4 برابر بیشتر از نمونه شاهد بود و در بین نانو کاغذها نمونه های حاصل از گراماژ 30 و 60 g/m^2 خواص کششی بیشتری داشتند. نتایج بررسی پایداری حرارتی نشان داد که نانوکاغذها پایداری حرارتی کمتری نسبت به کاغذ معمولی داشتند.