بررسي خواص فيزيكي، مكانيكي و تخريب نوري فيلم هاي نانو چندسازه پلي(بوتيلن سوكسينات)/ نانو الياف سلولزي

Physical, mechanical and photodegradation properties of poly(butylene succinate)/cellulose nanofiber nanocomposite

در سال هاي اخير افزايش قيمت مواد نفتي و محدودبودن اين منابع از يك سو و نگراني هاي زيست محيطي ناشي از افزايش مصرف مواد پلاستيكي در صنعت بسته بندي مواد غذايي از سوي ديگر، نگراني عمومي جهاني را بالا برده است. از اين رو در سال هاي اخير متخصصان و دست اندركاران صنعت بسته بندي مواد غذايي به دنبال يافتن جايگزين هاي زيست تخريب پذير مناسب براي پليمرهاي سنتزي بوده اند در اين پژوهش، فيلم هاي زيست پليمر پلي (بوتيلن سوكسينات) (PBS) و مقادير مختلف (5، 10 و 20 درصد وزني) نانو الياف سلولزي (CNF) با روش قالب ريزي تهيه و خواص فيزيكي - مكانيكي و تخريب نوري فيلم هاي توليدي ارزيابي شد. تخريب نوري نمونه ها به وسيلة كاهش وزن و طيف سنجي فروسرخ مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه استحكام كششي و مدول الاستيسيته فيلم پلي (بوتيلن سوكسينات) به طور قابل توجهي با افزودن نانو الياف سلولزي بهبود يافت. در اين رابطه نانو چندسازه هاي تهيه شده از 10 درصد نانو الياف سلولزي، داراي بيشترين مقاومت كششي و مدول الاستيسيته بودند. نفوذپذيري به بخار آب 5-10×9/05 (g/m. h. Pa) براي فيلم PBS خالص به 5-10×6/96 (g/m. h. Pa) براي فيلم حاوي 10 درصد نانو الياف سلولزي كاهش يافت. مقدار جذب آب و زوايه تماس نيز با افزودن نانو الياف سلولزي بهبود يافت. بررسي تخريب نوري نشان داد كه افزودن نانو الياف سلولزي موجب افزايش درصد افت وزن نمونه هاي به دست آمده مي شود. نتايج كلي نشان داد كه چندسازه هاي حاصل مي تواند جايگزين مناسبي براي پليمرهاي سنتزي شود.

In the recent years, rising oil prices, limiting these resources, and also environmental concerns raised by the increased consumption of plastic materials in the food packaging industry, increased global public concern. Recently, experts in the food packaging industry have sought to find suitable biodegradable substitutes for synthetic polymers. The nanocomposite of poly (butylene succinate) (PBS) and different content of cellulose nanofibers (CNF) including 5, 10 and 20 wt. % were prepared by solvent casting method and physical, mechanical and photodegradation properties of obtained cellulose nanocomposites were characterized. The photodegradation of materials was assessed by weight loss and FTIR spectroscopy. The tensile strength and elastic modulus of PBS films were improved by the addition of the cellulose nanofibers (CNF) compared to the neat polymer. The nanocomposite with 10 wt. % CNF had the highest tensile strength and lowest modulus of elasticity and the elongation at break. By adding the CNF, water vapor permeability decreased from 9.05×10-5 g/m.h.Pa for pure PBS film to 6.96×10-5 g/m.h.Pa for PBS film containing 10 wt. % cellulose nanofibers. In addition, the water uptake and contact angle properties were enhanced by the adding of cellulose nanofibers. The biodegradation results showed that the addition of CNF increased the percentage of the samples weight loss. Therefore, due to the results obtained, it can be concluded that the composites obtained in this study have the potential to be replaced with synthetic polymers.