تهیه فیلم بیوکامپوزیت کربوکسی متیل سلولز حاوی نانو ذرات رس لامینیت شده با پلی وینیل الکل به منظور بهبود خصوصیات مکانیکی آن

در ده های اخیر در اثر افزایش آلودگی های محیط زیست و به دنبال آن، تدوین استانداردهای جدید توسط سازمان های مسئول، تلاش های گسترده ای در جهت تولید بسته های بر پایه بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر صورت گرفته است. سلولز بدلیل فراوانی و تجدید پذیری منابع تولید، زیست تخریب پذیری بالا توجه به استفاده از این بیوپلیمر در تولید مواد بسته بندی، بصورت روز افزون در حال افزایش است. در کنار آن کربوکسی متیل سلولز(cmc) از مشتقات سلولز بوده و محلول در آب است. cmc توانایی تشکیل فیلم های مقاوم و شفاف را دارد. پلی وینیل الکل(pvoh)، فراوانترین پلیمر سنتزی محلول در آب است و غیر سمی بودن و استحکام کششی بالا و ویژگی های چسبندگی مطلوب این ترکیب را برای استفاده در تولید فیلم ها مناسب می کند. خصوصیات ضعیف مکانیکی و ممانعتی و فیزیکی فیلم های زیست تخریب پذیر از جمله محدودیت های آن ها در زمینه استفاده در صنعت بسته بندی بوده است. نانو ذره رس به عنوان یکی از بهترین پرکننده های نانومتری در صنعت بسته بندی مطرح می باشد. این نانوذره بدلیل داشتن ساختار صفحه ای به عنوان یک مانع در برابر نفوذ گازها عمل می کند. نانو رس از طریق برقراری پیوندها و برهمکنش های قوی با بسپار بیوپلیمری سبب استحکام بیشتر نانوکامپوزیت تولید شده می شود. بنابراین هدف ازین پژوهش، ابتدا تولید نانو رس اصلاح شده و بعد از آن استفاده در تهیه فیلم های تک لایه و دولایه است. در این پژوهش از سنگ سپیولایت یزد برای تولید نانو رس اصلاح شده استفاده شد. در مرحله اول پس از آسیاب کردن سنگ، رس بدست آمده را شست و شو داده ، سپس برای قرار گیری کاتیون های سدیم از محلول سدیم کلرید 1 مولار استفاده شد. در مرحله بعد به منظور آبگریز کردن رس از سورفکتانت ستیل پریدینیوم کلراید استفاده شد. بعد از اصلاح سپیولایت در مرحله آخر آن توسط آسیاب نانو به نانو رس سپیولایت تبدیل شد. به منظور تشخیص جایگزینی ستیل پریدینیوم کلراید با سدیم در رس اصلاح شده آزمون طیف سنجی مادون قرمز فوریه گرفته شد. نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپ الکترونی رویشی نشان داد که استفاده از آسیاب نانو به مدت 4 ساعت برای تولید نانو رس سپیولایت مناسب بود. فیلم¬های بیو نانو کامپوزیتی تک لایه و دولایه به روش قالب ریزی تهیه شد. اثرات مقادیر مختلف از نانو رس(2،5،10،15%) برخصوصیات مکانیکی، ممانعتی در برابر بخارآب، رنگ، شفافیت، ضخامت، حلالیت درآب، تورم، محتوای رطوبت و رطوبت پذیری در فیلم های تک لایه cmc و pvoh و فیلم دولایه cmc/pvoh بررسی شد. نتایج حاصل از آزمون های انجام شده نشان داد که افزودن نانو رس تا سطح 10% بر مبنای ماده خشک موجب بهبود خصوصیات مکانیکی و فیزیکی فیلم های تولیدی شده داشت، ولی افزودن 15% نانو رس بدلیل توده ای شدن و عدم پخش یکنواخت در شبکه پلیمری در بهبود ویژگی های مکانیکی تاثیر مثبت نداشت. مقایسه بین فیلم¬های تک لایه و دولایه نشان داد که فیلم دولایه از شفاف بیشتری برخوردار بود. در مجموع فیلم دو لایه حاصل که حاوی 10% نانو رس بودند به عنوان فیلم مناسب در صنعت بسته بندی می تواند کاربرد داشته باشد.