عنوان پایان‌نامه
ساخت وارزیابی نانو کامپوزیت زیستی آنتی باکتریال حاصل از پلی لاکتیک اسید(PLA) تقویت شده با نانو الیاف سلولزی( CNF) اصلاح شده
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی -صنایع خمیر وکاغذ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6292;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68615
- تاریخ دفاع
- ۲۱ بهمن ۱۳۹۳
- دانشجو
- جابر حسین زاده
- استاد راهنما
- علی عبدالخانی
- چکیده
- با توجه به محدود بودن منابع نفتی و اثرات زیست‌محیطی ناشی از پلاستیک‌های بر پایه‌ی ترکیبات نفتی، امروزه توجه ویژه‌ای به تولید، بهینه‌سازی و مصرف بیوپلیمرها شده است. ازجمله این بیوپلیمرها می‌توان به پلی لاکتیک اسید اشاره کرد که از پتانسیل بالایی جهت جایگزینی پلیمرهای صنعتی و استفاده در صنایع گوناگون خصوصاًبسته‌بندی مواد غذایی برخوردار است. در این پژوهش اثر افزودن نانو الیاف سلولزی در 3 سطح 1، 3 و 5 درصد در ماتریس پلیمری پلی لاکتیک اسید مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور در ابتدا برای پراکندگی یکنواخت نانو الیاف سلولز در ماتریس پلیمری، نانو الیاف سلولز با انیدرید استیک اصلاح شیمیایی شد تا به ماهیت نا قطبی برسد. بعد از تیمار شیمیایی نانو الیاف، نانو کامپوزیت‌ها با استفاده از روش قالب‌ریزی محلول (کستینگ) بر روی قالب‌هایشیشه‌ای تولید شدند. در ادامه،خواص فیزیکی شامل ضخامت و رنگ، ریزساختار و توپوگرافی سطح به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نیروی اتمی، نفوذپذیری به بخارآب، خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی، مدول الاستیک و درصد کشش در نقطه‌ی پارگی، خواص حرارتی شامل دمای گذر شیشه‌ای، دمای ذوب و درصد کریستالیزاسیون، شناسایی ترکیبات فعال و آنتی باکتریال عصاره‌ی بره موم با استفاده از آزمون کروماتوگرافی گازی و درنهایتآزمون‌های آنتی باکتریال با استفاده از روش انتشار دیسک انجام شد. بررسی‌ها نشان داد که اصلاح شیمیایی نانو الیاف باعث پراکندگی یکنواخت و بهتر، مخصوصا در سطح 1 و 3 درصد در ماتریس پلیمر شده که عکس‌های میکروسکوپی این نتایج را تائید کرد. افزودن نانو الیاف تأثیرمعنی‌داری بر روی خواص حرارتی نداشت و باعث افزایش اندک دمای گذر شیشه‌ای شد. افزودن نانو الیاف باعث بهبود خواص مکانیکی نانو کامپوزیت‌ها شدبه‌طوری‌که کشش در نقطه شکست در سطح 1 درصد 5/1 برابر و در 3 درصد 5/4 برابر نسبت به نمونه‌ی شاهد افزایشیافت و مدول الاستیسیته در 5 درصد 2 برابر شد. ولی نفوذپذیری به بخارآب تغییر معنی‌داری نکرد.پوشش دهی فیلم‌ها با عصاره‌ی بره موم باعث مقاوم شدن فیلم‌ها نسبت به باکتری‌های گرم مثبت شد و هاله‌هایی در دامنه‌ی 14 تا 18 میلی‌متر ایجاد کرد. ولی در برابر باکتری‌های گرم منفی مقاومت نکرد.
- Abstract
- Global environmental concerns create the necessity to replace petroleum-based materials by sustainable renewable resources. In this context, biodegradable biomaterials originated from renewable sources offers a green alternative to fossil based materials. PLA as a linear aliphatic thermoplastic polyesterhas gained much attention due to its biodegradability. Nanocomposites composed of cellulose nanofiber (CNF) and polylactic acid (PLA) were prepared using a solvent casting method, with the goal of making green nanocomposites. Prior to the incorporation of CNF into the polymer matrix, surface modification of CNF was accompanied by esterification to improve the dispersion of CNF and its interfacial adhesion with the biopolymer. Microstructure, barrier, mechanical and thermal properties of the nanocomposites were studied. Scanning electron microscopy (SEM) micrographs revealed uniform distribution of nanoparticles in the polymer matrix at low contents (1 and 3 wt%), but also that a higher content (5 wt%) of CNF was easily agglomerated. This caused the mechanical properties of the nanocomposites to be reduced. The results of water vapor permeability (WVP) tests showed that the use of acetylated nanofibers had no significant effect on the permeability offilms. Tensile strength (TS) and elastic modulus (EM) of nanocomposites with 1 wt% CNF did not show significant changes, however elongation percentage (E) increased by more than 60%. The TS, EM and Echanged significantly for nanocomposites with 3 and 5 wt% CNF. Moreover, nanofiber orientation effectively occurred in the PLA matrix. The reinforcing effect of CNF composition with PLA caused a slight increase in glass transition and melting temperatures. However, the nanocomposite films showed a very similar pattern of thermal behavior to that of neat PLA film. In addition, nanocomposites were coated whit ethanol extract of propolis. The analysis of the antibacterial nanocomposites showed that these composits have a resistance against Gram-positive bacteria but have not any effect on Gram-negative bacteria.
