تعداد نشریات | 161 |
تعداد شمارهها | 6,532 |
تعداد مقالات | 70,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 124,103,067 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 97,209,397 |
خواص بازدارندگی نانوکامپوزیت های نانوکریستال سلولز ـ پلی وینیل الکل | ||
نشریه جنگل و فرآورده های چوب | ||
مقاله 14، دوره 67، شماره 3، مهر 1393، صفحه 517-528 اصل مقاله (514.61 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jfwp.2014.52094 | ||
نویسندگان | ||
مهدی روحانی* 1؛ بهزاد کرد1؛ نازنین مطیع2؛ فرحناز بهزادی3 | ||
1استادیار علوم و صنایع چوب و کاغذ، گروه سلولزی و بستهبندی، پژوهشکدۀ شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران | ||
2دانشجوی دکتری علوم و صنایع چوب و کاغذ، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
3کارشناس ارشد علوم و صنایع چوب و کاغذ، گروه سلولزی و بستهبندی، پژوهشکدۀ شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران | ||
چکیده | ||
در این پژوهش خواص بازدارندگی نانوکامپوزیت های حاصل از نانوکریستال سلولز ـ پلی وینیل الکل بررسی شد. فیلمهای نانوکامپوزیت حاوی درصدهای متفاوت نانوکریستال سلولز (3، 6، 9 و 12 درصد وزنی) با روش قالبریزی حلال تهیه شد. تأثیر نانوکریستال سلولز بر خواص بازدارندگی نانوکامپوزیت ها مطالعه شد. بدینمنظور، جذب رطوبت، نفوذپذیری به بخار آب، سرعت انتقال اکسیژن، و سرعت انتقال بخار مواد شیمیایی فیلمهای نانوکامپوزیت اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که افزودن نانوکریستال سلولز با کاهش جذب رطوبت، نفوذپذیری به بخار آب، سرعت انتقال اکسیژن، و سرعت انتقال بخار مواد شیمیایی موجب بهبود خواص بازدارندگی نانوکامپوزیت ها میشود. بهبود خواص بازدارندگی نانوکامپوزیت ها به درجۀ تبلور بالای نانوکریستال سلولز و واکنش شدید بین گروههای هیدروکسیلی نانوکریستال سلولز و زنجیرۀ پلیمری پلی وینیل الکل نسبت داده شد که نشاندهندۀ پخش خوب و چسبندگی مطلوب نانوکریستال سلولز و ماتریس پلی وینیل الکل است. علاوه بر این، نانوکریستال سلولز مسیر پر پیچ و خمی برای عبور مولکولهای نفوذکننده فراهم میکند. میزان بهبود خواص بازدارندگی در ماتریسهای با درجۀ هیدرولیز بالا در مقایسه با ماتریسهای با درجۀ هیدرولیز پایین، چشمگیرتر بود. | ||
کلیدواژهها | ||
خواص بازدارندگی؛ سرعت انتقال اکسیژن؛ سرعت انتقال بخار مواد شیمیایی؛ نانوکریستال سلولز؛ نفوذپذیری به بخار آب | ||
عنوان مقاله [English] | ||
Barrier Properties of Cellulose Nanocrystals -PVA Nanocomposites | ||
نویسندگان [English] | ||
Mehdi Roohani1؛ Behzad Kord1؛ Nazanin Motie2؛ Farahnaz Behzadi3 | ||
1Assistant Professor, Department of Paper and Packaging, Faculty of Chemistry and Petrochemical Engineering, Standard Research Institute (SRI), Karaj, I.R. Iran | ||
2Ph.D. Student, Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran | ||
3Master of Science, Department of Paper and Packaging, Faculty of Chemistry and Petrochemical Engineering, Standard Research Institute (SRI), Karaj, I.R. Iran | ||
چکیده [English] | ||
The aim of this study was to investigate the barrier properties of cellulose nanocrystals-PVA nanocomposites. Nanocomposite films with different filler loading levels (3, 6, 9 and 12% by wt) were developed by solvent casting method. The effect of cellulose nanocrystals on the barrier properties of the nanocomposites was studied. To this end, moisture absorption, water vapor permeability (WVP), oxygen transmission rate (OTR) and chemical vapor transmission rate (CVTR) of nanocomposite films were measured. The results showed that adding cellulose nanocrystals improve barrier properties, by reduction of the moisture absorption, WVP, OTR and CVTR of nanocomposites. These improvements in the barrier properties of nanocomposites were attributed to the high crystallinity and the strong interactions between the hydroxyl groups of cellulose nanocrystals and PVA chains, indicating that the cellulose nanocrystals were well dispersed and adherent to the PVA matrix. Furthermore, cellulose nanocrystals provide tortuous path for diffusing molecules to pass through the film. Barrier properties improvement in fully hydrolyzed matrices was more significant than partially hydrolyzed matrices. | ||
کلیدواژهها [English] | ||
barrier properties, cellulose nanocrystals, chemical vapor transmission rate, oxygen transmission rate, water vapor permeability | ||
مراجع | ||
[1]. Fakhouri, F., Tanada-Palmu, P., and Grosso, C. (2004). Characterization of composite biofilms of wheat gluten and cellulose acetate phthalate. Brazilian Journal of Chemical Engineering,21: 261-264.
[2]. Flaconneche, B., Martin, J., and Klopffer, M. (2001). Transport properties of gases in polymers: Experimental Methods. Oil & Gas Science and Technology. 56: (3)245-259.
[3]. Kumeta, K., Nagashima, I., Matsui, S., and Mizoguchi, K. (2003). Crosslinking reaction of poly(vinyl alcohol) with poly(acrylic acid) by heat treatment: Effect of neutralization of PAA. Journal of Applied Polymer Science, 90:2420-2427.
[4]. Ramaraj, B. (2007). Crosslinked poly(vinyl alcohol) and starch composite films. II. Physicomechanical, thermal properties and swelling studies. Journal of Applied Polymer Science, 103(2): 909–916
[5]. Bastioli, C. (2005). Handbook of Biodegradable Polymers, Rapra Technology Limited Shawbury, Shrewsbury, Shropshire, SY4 4NR, UK.
[6]. Zhang, H., Wang, Q., and Li, L. (2009). Dehydration of water- plasticized poly(vinyl alcohol) systems: Particular behavior of isothermal mass transfer. Polymer International, 58(1):97-104
[7]. Isenberg, B. C., and Wong, J. Y. (2006). Building structure into engineered tissues, Materials Today, 9 (12): 54–60.
[8]. Okaya, T., Suzuki, A., and Kikuchi, K. (1999). Importance of grafting in the emulsion polymerization of MMA using PVA as a protective colloid. Effect of initiators. Colloids and Surfaces A, 153 (1–3): 123–125.
[9]. Matsumura, S., Tomizawa, N., Toki, A., Nishikawa, K., and Toshima, K. (1999). Novel Poly(vinyl alcohol) degrading enzyme and the degradation mechanism. Macromolecules, 32: 7753– 7761.
[10] Peresin, M. S., Habibi, Y., Vesterinen, A., Rojas, O. J., Pawlak, J. J., and Seppälä, J. V. (2010). Effect of moisture on electrospun nanofiber composites of poly(vinyl alcohol) and cellulose nanocrystals. Biomacromolecules, 11(9): 2471–2477.
[11]. Taghizadeh, M. T., and Sabouri, N. (2013). Biodegradation behaviors and water adsorption of poly(vinyl alcohol)/starch/carboxymethyl cellulose/clay nanocomposites. Universal Journal of Chemistry,1(2): 21-29.
[12]. Frone, A. N., Panaitescu, D. M., Spataru, D.D., Radovici,C., Trusca, R., and Somoghi, R. (2011). Preparation and characterization of PVA composites with cellulose nanofibers obtained by ultrasonication. BioResources, 6(1): 487–512.
[13]. Gacitua, W.E., Ballerini, A.A., and Zhang J. (2005). Polymer Nanocomposites: Synthetic and Natural Fillers a Review, Science and Technology, 7: 59-178.
[14]. Wang, B., and Sain, M. (2007). Dispersion of soybean stock-based nanofiber in a plastic matrix. Polymer International, 56(4) 538–546.
[15]. Zimmermann, T., Pohler, E., and Geiger,T. (2004). Cellulose fibrils for polymer reinforcement. Advanced Engineering Materials, 6(9): 754–761.
[16]. Lu, J., Wang, T., and Drzal, L. T. (2008). Preparation and properties of microfibrillated cellulose polyvinyl alcohol composite materials. Composites A, 39(5):738–746.
[17]. Laxmeshwar, S. S., Madhu Kumar, D. J., Viveka, S., and Nagaraja, G. K. (2012). Preparation and properties of biodegradable film composites using modified cellulose fiber-reinforced with PVA. ISRN Polymer Science, 2012: 1-8
[18]. Roohani, M., Habibi, Y., Belgacem, N. M., Ebrahim, G., Karimi, A. N., and Dufresne, A. (2008). Cellulose whiskers reinforced polyvinyl alcohol copolymers nanocomposites. European Polymer Journal, 44(8):2489–2498.
[19]. Paralikar, S. A., Simonsen,J., and Lombardi, J. (2008). Poly(vinyl alcohol)/cellulose nanocrystal barrier membranes. Journal of Membrane Science, 320(1-2): 248–258.
[20]. Shi, J., Shi, S. Q., Barnes, H. M., and Pittman, C. U. (2011). A chemical process for preparing cellulosic fibers hierarchically from kenaf bast fibers. BioResources, 6(1):879–890.
[21]. Silvério, H. A. Neto,W. P. F., and Pasquini, D. (2013). Effect of incorporating cellulose nanocrystals from corncob on the tensile, thermal and barrier properties of poly(vinyl alcohol) nanocomposites. Journal of Nanomaterials,
[22]. Masaro, L., and Zhu, X.X. (1999). Physical Models of Diffusion for Polymer Solutions, Gels and Solids. Progress in Polymer Science, 24:731-775.
[23]. De Souza Lima, M.M., Wong, J.T., Paillet, M., Borsali, R., and Pecora, R. (2003). Translational and rotational dynamics of rodlike cellulose whiskers. Langmuir, 19(1): 24-29.
[24]. Angles, M.N., and Dufresne A. (2000). Plasticized starch/tunicin whiskers nanocomposites. 1. Structural analysis. Macromolecules, 33:8344-8353.
[25]. Gassan, J., and Bledzki, A. K. (1997). Effect of moisture content on the properties of silanized jute-epoxy composites. Polymer Composites, 18(2):179–184.
[26]. Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Material, (1995). Annual Book of ASTM Standard, 05.11, E96-95.
[27]. Noushirvani, N., Ghanbarzadeh, B., and Entezami, A. A. (2011). Comparison of tensile, permeability and color properties of starch-based bionanocomposites containing two types of fillers: sodium montmorilonite and cellulose nanocrystal. Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 24 (5):391-402.
[28]. Morelli, F. C., and Ruvolo Filho, A. (2010). Nanocomposites of polypropylene and organophilic clay: x-ray diffraction, absorption infrared spectroscopy with fourier transform and water vapor permeation. Polimeros Ciencia Technologia, 20(2):121–125.
[29]. Abolghasemi Fakhri, L., Ghanbarzadeh, B., Dehghannia, J., and Entezami, A. A. (2011). The effects of montmorillonite and cellulose nanocrystals on physical properties of carboxymethyl cellulose/polyvinyl alcohol blend films. Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 24 (6):455-466
[30]. Standard Test Method for Oxygen Gas Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Coulometric Sensor. (2010). Annual Book of ASTM Standard, 15.10, D3985
[31]. Standard Test Method for Resistance of Chemical Protective Clothing Materials to Liquid Permeation-Permeation Cup Method. (2012). Annual Book of ASTM Standard, 11.03, F1407-12 | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,639 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,625 |