بررسي اثر درجه استخلاف نشاسته كاتيوني در تشكيل چندلايههاي نشاسته كاتيوني و آنيوني روي الياف بازيافتي

The Effect of Degree of Substitution of CationicStarch on Multi-layer Formation of Ionic Starches in Recycled Fibers

روش خودسامان لايه به لايه (LbL) در حوضه فناوري نانو از روش هاي جديدي است كه براي اصلاح خواص سطح مواد جامد استفاده مي شود. الياف سلولوزي از موادي هستند كه مي توان به كمك اين روش با تشكيل چندلايههاي پليمري (PEM)، خواص مختلف را در سطح آنها اصلاح كرد. در اين پژوهش، با روش لايه به لايه، اثر درجه استخلاف نشاسته كاتيوني در تشكيل چندلايههاي پليمري نشاسته كاتيوني و آنيوني بر خواص پيوندپذيري الياف بازيافتي كارتنهاي كنگرهاي كهنه بررسي شده است. آزمايش ها در 5/7?pH، سرعت دستگاه آب گيري ديناميك حدود rpm750 و با زمان لايه نشانيmin 10، براي تشكيل يك تا هشت لايه متوالي انجام شد. از خميرهاي عمل آوري شده با روش لايه به لايه، كاغذهاي دست ساز با وزن پايه g/m2 60 تهيه و مقاومتهاي مختلف آن ارزيابي شد. نتايج نشان مي دهد، با لايه نشاني نشاستههاي كاتيوني، خواص پيوندپذيري بين الياف از جمله شاخص مقاومت به كشش و شاخص مقاومت پيوند داخلي به طور چشمگيري افزايش يافته است. هرچند تغييرات قابل توجهي در كيفيت شكلگيري نمونه ها ديده نشد. شاخص مقاومت به كشش در لايه هفتم لايه نشاني نشاسته كاتيوني با 045/0?DS حدود 129% و مقاومت پيوند داخلي در لايه پنجم آن تقريباً400% نسبت به نمونه عمل آوري نشده افزايش يافته است. افزون بر اين، روند افزايش مقاومتها با توجه به درجه استخلاف نشاسته كاتيوني متفاوت بوده است. در لايه نشاني نشاسته با 018/0?DS، تعداد لايه هاي كمتر و در لايه نشاني نشاسته با 045/0?DS، تعداد لايه هاي بيشتر مقاومتهاي بيشتري مشاهده شده است. در حالت اول، مقدار بيشتري از نشاسته با DS كمتر نياز است تا بار الكتريكي سطح الياف خنثي سازي شود و در حالت دوم، تعادل بيشتر بار الكتريكي دو پليمر، سبب جذب بيشتر و پايدارتر نشاسته كاتيوني و در نتيجه باعث افزايش مقاومتهاي كاغذ شده است.

Layer-by-layer self-assembly technique is a novel method in nanotechnology for modification of the surface properties of solid materials. Among these materials cellulosic fibers can undergo surface changes by formation of polyelectrolyte multi-layers (PEM) using layer-by-layer method. In this study, the effect of degree of substitution of cationic starch on multi-layer build up of cationic and anionic starches and on the bonding ability of the waste corrugated container (OCC) recycled fiber with layer-by-layer technique was investigated. Experiments were conducted at pH?7.5 and 750 rpm stirring rate in a dynamic drainage jar (DDJ) for 10 min deposition time to construct 1 to 8 consecutive layers. The handsheets at 60 g/m2 on weight basis were made with untreated and layer-by-layer treated fibers and their strengths have been evaluated. The results showed that the interbonding ability indices of fibers such as tensile index and internal bonding improved significantly with multi-layering of cationic starch. However, there was no meaningful change in quality of the specimens formed. Compared to the untreated fibers, the tensile index of cationic starch increased by 129% at 7th layer with DS?0.045 and internal bonding increased by 400% at the 5th layer. Moreover, with regard to different degrees of substitution of starch, the increasing trend in properties was observed; in which DS?0.018 for lower number of layers and DS?0.045 for higher number of layers. In the first case, more starch of lower DS was needed to neutralize the charge of the fiber surface but in the second case greater charge balance of two polymers resulted in further adsorption and greater stability of cationic starch layer, and consequently higher strength has been achieved for the obtained paper.