عنوان پایان‌نامه
تهیه و بررسی زیست نانو کامپوزیتهای حاصل از نشاسته و پلی وینیل الکل حاوی نانو الیاف سلولز
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K52;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76449;کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K52;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76449
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- مجید ستوده چافی
- استاد راهنما
- جمشید محمدی روشنده
- چکیده
- هدف از انجام این پژوهش، بررسی اثر نانوالیافسلولز بر روی ویژگی‌های فیلم‌های نشاسته و پلیوینیلالکل در جهت بهبود خواص مکانیکی و کششی و حرارتی آن‌ها بود. در این بررسی، نانوالیافسلولز به مخلوط تشکیل دهنده‌ی فیلم نشاسته و پلیوینیلالکل افزوده شد. به منظور بررسی ویژگی‌های فیلم‌های حاصل، از آزمون‌های مختلف مانند خواص مکانیکی، آزمون حرارتی، پراش پرتو ایکس و آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد. افزودن نانوالیافسلولز به نشاسته و پلیوینیلالکل، باعث افزایش حداکثر استحکام کششی شد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که دو جزء ماتریس و پرکننده به خوبی در‌هم پخش شده‌اند. پلیوینیلالکل به دلیل داشتن گروه‌های هیدروکسیل(OH) می‌تواند با گروه‌های هیدروکسیل نشاسته پیوند هیدروژنی برقرار کند. این کار موجب افزایش استحکام شبکه‌ی پلیمری و بهبود ویژگی‌های مکانیکی فیلم‌های زیست کامپوزیت می شود. نانو‌الیاف سلولز نیز به دلیل دارا بودن ساختار کریستالی و همچنین توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی قوی با نشاسته و پلیوینیلالکل قادر به بهبود ویژگی‌های مکانیکی فیلم‌های زیست‌نانو‌کامپوزیت می‌باشد. نتایج آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی نشان داد که با افزودن نانوالیافسلولز به زیست‌کامپوزیت نشاسته و پلیوینیلالکل، دمای ذوب و دمای انتقال شیشه‌ای زیست‌نانو‌کامپوزیت‌ها افزایش می‌یابد. آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که با افزایش محتوای نانوالیافسلولز به میزان 3 درصد وزنی به فیلم‌های نشاسته و پلیوینیلالکل ضخامت کریستالی کامپوزیت‌ها و در نتیجه دمای ذوب آن‌ها افزایش می‌یابد و با مشاهده‌ی عکس‌های گسیل میدانی میکروسکوپ الکترونی روبشی تهیه شده از سطح نمونه‌ها، نانوالیافسلولز شکستگی و از هم گسیختگی موجود در زیست‌کامپوزیت را از بین می‌برد و همچنین ریخت‌شناسی آن‌ها را به وضوح نشان میدهد. همچنین نتایج آزمون وزن سنجی حرارتی نشان داد که با افزودن نانوالیافسلولز، پایداری حرارتی زیست‌کامپوزیت افزایش یافته و نانوالیافسلولز مانند یک عایق عمل کرده و از تخریب دمایی آن ها ممانعت می‌کند.
- Abstract
- Starch-based biocomposite films have disadvantages such as poor mechanical and brittleness that restrict their application in packaging. To improve the properties of starch-based films, different methods such as blending with other polymers and adding nanofillers have been suggested. Cellulose nanofiber (CN) are a suitable candidate for reinforcing starch biopolymers due to their biodegradability, nontoxicity, abundance in nature, low price, and renewability. The objectives of the current research were to investigate the effects of NCC and polyvinyl alcohol (PVA) on the properties of starch-based films to improve their mechanical and barrier properties. Composite films with different loads of CN (1, 3 and 5 wt % related to starch) were prepared using a melting method. Tests used to determine the properties of the films thus produced included mechanical, thermal property, X-ray diffraction (XRD), and field emmition scanning electron microscopy (FESEM) tests. Addition of PVA and CN to Starch-based biocomposite films caused an increase in the ultimate tensile stress (UTS) and the XRD results showed that the two components ? polymer matrix and nanofiller were well dispersed in the blend. TGA results have shown that CN promoted better interfacial adhesion between components in S/PVA/G and and prevented the elimination PVA and starch up to 300 ?C and increased the thermal stability of bio nanocomposite. In addition, the DSC results indicated addition of PVA improved the thermal properties in the bio composite and also, this improvement with adding cellulose nanofiber increased. FESEM images of the fracture surface samples shows their morphology clearly. Keyword: starch, poly vinyl alcohol, glycerol, bio Composite, bio Nanocomposite, cellulose nanofiber, thermal and mechanical properties.
