اثر زمان انحلال و حلال بازيافت شده بر فرآيند نانوجوشكاري نانوفيبرسلولز

Effect of dissolution time and recycled solvent on the nanowelding process of cellulose nanofiber

در اين مطالعه، نانو كامپوزيت تمام سلولزي از طريق انحلال جزيي-نانوجوشكاري نانو فيبرهاي سلولزي (تهيه شده از شركت نانو نوين پليمر) با حلال يوني ساخته شد و اثر زمان انحلال نانو فيبرها و حلال بازيافتي بر فرآيند نانو جوشكاري و ويژگي هاي نانو كامپوزيت موردبررسي قرار گرفت. شش زمان 5، 10، 20، 30، 60 و 120 دقيقه براي انحلال جزيي نانو فيبرهاي سلولزي به كار گرفته شد. نتايج نشان داد با افزايش زمان انحلال درجه كريستالي و ابعاد كريستال هاي سلولز كاهش و مقدار سلولز غير كريستالي افزايش يافت. تصاوير ميكروسكپي هم گوياي كاهش قطر نانو فيبرها در اثر انحلال جزيي و افزايش مقدار ناحيه جوش (عمدتا سلولز غيركريستالي و در نقش فاز ماتريس) نانو كامپوزيت بود. با افزايش زمان انحلال تا 30 دقيقه، مقاومت و مدول يانگ و كرنش در نقطه شكست افزايش يافت منتهي بعد از زمان 30 دقيقه مقاومت و مدول روند كاهشي پيداكرده و كرنش همچنان روند صعودي خود را حفظ نمود. با عنايت به بهينه بودن ويژگي هاي نانو كامپوزيت ساخته شده در زمان 30 دقيقه، حلال بازيافتي نيز در همين زمان جهت انحلال جزيي نانو فيبرها مورداستفاده قرار گرفت. نتايج در اين بخش حاكي از مشابهت همه ويژگي هاي فيزيكي و مكانيكي و مشابهت تصاوير ميكروسكپي نانو كامپوزيت ساخته شده با حلال بازيافتي با ويژگي هاي نانو كامپوزيت ساخته شده با حلال تازه بود.

In this study, all-cellulose nanocomposite was prepared through partial dissolution-nanowelding of cellulose nanofibers (prepared from Nano Novin Polymer Co.) using ionic liquid and the effect of dissolution time and recycled solvent on nanowelding process and nanocomposite properties was investigated. Also, six times of 5, 10, 20, 30, 60 and 120 min were used as dissolution times to partially dissolve cellulose nanofibers. Results showed that with increasing dissolution time, crystallinity increased and crystallite size decreased. FE-SEM micrographs confirmed that increasing dissolution time led to decrease in nanofiber diameter and increase of welding area. With the increase of dissolution time, tensile strength and Young’s modulus increased. But, these mechanical properties dropped over dissolution time longer than 30 min. However, the longer dissolution time, the higher strain at break. Since all-cellulose nanocomposite prepared with dissolution time of 30 min showed highest mechanical properties, recycled solvent was also used just for 30 min as dissolution time to partially dissolve cellulose nanofibers. The results of this section showed that nanocomposite prepared with as-received solvent had similar properties with that of prepared by recycled solvent.