عنوان پایان‌نامه
ضریب تراوایی کاهش یافته نسبت به اکسیژن بر پایه پلی اتیلن دانسیته سبک هیبرید نانو اکسید تیتانیم و نانو خاک رساصلاح شده
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1061.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50135
- تاریخ دفاع
- ۰۷ آبان ۱۳۹۰
- دانشجو
- پویا کت باب
- استاد راهنما
- بابک کفاشی
- چکیده
- در مطالعه حاضر به منظور تهیه بیونانوکامپوزیتهای ضدباکتری با ضریب تراوایی کاهش یافته نسبت به اکسیژن، نانوکامپوزیتهای پلیمری بر پایه ماتریس LDPEو هیبرید نانواکسید تیتانیم فوتوکاتالیست و نانورس اصلاح شده با استفاده از فرایند اختلاط مذاب تهیه شدند. جهت بهبود درجه پراکنش نانوذرات و برهمکنشهای بین ماتریس و نانوفیلرها از دو نوع سازگارکننده مالئیک گرافت شده LDPE با شاخصهای گرانروی مذاب متفاوت استفاده شد. به منظور مطالعه ریزساختار نانوکامپوزیتهای تهیه شده و درجه پراکنش نانوذرات در ماتریس پلیمری، آزمونهای میکروسکوپ الکترونی نوع FE-SEM و آنالیز تفرق انرژی اشعه ایکس EDXA مورد استفاده قرار گرفتند. همچنین جهت بررسی ساختارهای اینترکالیت و اکسفولیت نانو لایه های رس در ساختار نانوکامپوزیتها آزمون تفرق اشعه ایکس با زاویه کم SAXS انجام گرفت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی FE-SEM نشان دادند که نانوذرات اکسید تیتانیم با متوسط اندازه ذرات 25-21 نانومتر به صورت ساختارهای خوشه ای شکل و نیز پراکنده شده سطح نانوکامپوزیتها را کاملا پوشانده اند. مطالعه رفتار ویسکوالاستیک مذاب نانوکامپوزیتهای حاوی نانواکسید تیتانیم با غلظتهای کم نشان داد که غلظتهای استفاده شده به دلیل اینکه زیر نقطه پرکولاسیون نانوذرات می باشند رفتار ریولوژیکی مذاب پلیمر را تحت تاثیر خود قرار نداده اند، درصورتیکه غلظت بالاتر از نقطه پرکولاسیون نانوذرات منجر به رفتار شبه جامد بیشتر در فرکانسهای پایین و نیز افزایش ویسکوزیته و الاستیسیته مذاب نانوکامپوزیت گشت. همچنین حضور نانورس در کنار نانواکسید تیتانیم در نمونه نانوکامپوزیتی هیبرید سبب افزایش چشمگیر و اثر هم افزایی این دو نانوفیلر بر گرانروی مذاب و مدول ذخیره ای نانوکامپوزیت گردید. به منظور مطالعه خواص تراوایی و ضدباکتری، فیلمهای نانوکامپوزیتی با استفاده از فرایند فیلم دمشی تهیه شدند. نتایج آزمون تراوایی نسبت به اکسیژن نشان داد که فیلم نانوکامپوزیت هیبرید مشتمل بر هر دو نوع نانوفیلر به دلیل ریزساختار اینترکالیت نانو لایه های رس در بستر LDPE بیشترین کاهش در ضریب تراوایی را در مقایسه با سایر نمونه های دیگر دربرداشت. همچنین، آزمون ضدباکتری در حضور تابش نور ماورا بنفش UV بر روی دو گونه باکتریهای E.coli و S.aureus نشان داد که حضور نانوذرات اکسید تیتانیم فوتوکاتالیست فعال با غلظتهای پایین در نمونه های نانوکامپوزیتی از عملکرد باکتری کشی خوبی برخوردار بوده اند، و حضور نانولایه های سیلیکاتی رس در کنار نانواکسید تیتانیم در نانوکامپوزیت هیبرید منجر به اثرهم افزایی در خاصیت ضدباکتری نانوکامپوزیت و از بین رفتن اکثر باکتریهای نوع S.aurues گردید. با توجه به نتایج حاصل میتوان گفت که، این نانوکامپوزیتها به خصوص نانوکامپوزیت هیبرید شامل هردو نانوفیلر، می توانند از پتانسیل بالایی در مصارف بسته بندی برخوردار شوند.
- Abstract
- In present study in order to prepare antibacterial polymer nanocomposites with reduced permeability factor, polymer nanocomposites based on LDPE matrix and hybrid of photocatalyst nano Tio2 and organo clay were prepared via melt mixing process. Two types of LDPE grafted maleic (LDPE-g-MAH) compatibilizers with various MFI index were used to improve dispersion state of nano particles and interfacial interactions upon polymeric matrix. FE-SEM and EDXA analysis were applied to study microstructure of nanocomposites and dispersion behavior of nano particles. Also, to find out intercalation and exfoliation of clay nano platelets into polymer nanocomposites, short angle X-ray scattering analysis (SAXS) was used. Microstructure study results showed that Tio2 nano particles with average size of 21-25 nm have been covered the whole surface of nanocomposites in different forms of aggregates and dispersed particles. Melt rheology studies exhibited that using lower concentration of nano Tio2 than its percolation state would hardly affect viscoelastic behavior of nanocomposites, whereas higher concentration of nano Tio2 indicated drastic increase of melt viscosity and elastic moduli of nanocomposite. In order to evaluate oxygen barrier and antibacterial properties of nanocomposites, film samples were prepared by means of film blowing process. Permeability test results presented most reducing of permeability factor in hybrid nanocomposite that related to the presence of intercalated clay nano layers. Antibacterial measurements through UV light irradiation against two diverse types of microorganisms indicated using merely low amount of photocatalyst nano Tio2 upon nanocomposite would show acceptable bactericidal activity. Moreover, the presence of both nano fillers along together exhibited well synergistic effect on antibacterial performance of hybrid nanocomposite which led to killing most of S.aureus bacteria. As a consequence, according to the obtained results we can claim that such nanocomposites particularly hybrid nanocomposite, enable to have good potential in packaging applications.
