بررسي ويژگي هاي مكانيكي، نوري و آبدوستي سطحي زيست نانوكامپوزيت هاي بر پايه نشاسته اصلاح شده - نانوكريستال سلولز - نانوذرات دي اكسيد تيتانيم

Study of mechanical, optical properties and surface hydrophobicity of modified starch based bionanocomposites containing cellulose nanocrystal and titanium dioxide nanoparticles

در اين پژوهش، ابتدا نانوكريستال سلولزCNC) ) از لينتر پنبه تهيه شد و براي تاييد دست يابي به مقياس نانو از ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) استفاده شد. با توجه به معايب فيلم خالص نشاسته، در اين پژوهش براي بهبود ويژگي هاي فيلم هاي بر پايه نشاسته نرم شده(PS) – پلي وينيل الكل (PVOH) از دو نوع نانوذره CNC و دي اكسيد تيتانيوم (TiO2) بصورت توام استفاده گرديد و سپس تاثير غلظت اين دو نانوذره و گليسرول (GLY) بر خواص فيزيكي، توسط روش سطح پاسخ (RSM) مورد بررسي قرار گرفت. در اين پژوهش، اثر غلظت CNC و GLY بصورت خطي بر ميزان استحكام كششي نهايي (UTS) معني دار و مقادير بهينه متغيرهايTiO2، CNC و GLY به ترتيب 118/0 گرم، 6/0 گرم و 06/1 سي سي به دست آمد. همچنين، غلظت TiO2 بصورت خطي و درجه دوم بر زاويه تماس زيست نانوكامپوزيت معني دار و استفاده توام CNW و TiO2 باعث بهبود خواص آبدوستي سطحي و تاثيرگذاري TiO2 در افزايش خواص آبدوستي سطحي بيشتر از CNW مي باشد و مقادير بهينه متغيرهاي TiO2، CNC و GLY به ترتيب 112/0، 299/0 گرم و 06/1 سي سي بود. مطالعات اسپكتروسكوپي مريي- فرا بنفش (UV-Vis) در طول موج nm 200-800 نشان داد كه با افزودن CNC و TiO2 به فيلم نشاسته ـ PVOH، ميزان عبور نور كاهش و كدورت افزايش و با افزودن گليسرول ميزان عبور نور افزايش و كدورت كاهش مي يابد.

Cellulose nanocrystal (CNC) is a type of nanomaterial which is produced by partial hydrolysis of cellulose and elimination of its amorphous regions. CNC has several advantages such biodegradability and safety toward human health. In this study, CNC was produced from cotton linters and methods such transmission electron microscopy which were used for confirmation of nanoscale size production of cellulose crystals. Due to the disadvantages of pure starch films, in the present research, for improving the properties of plasticized starch-PVOH films, from nanoparticles CNC and TiO2 are used together, then effects of nanoparticles and glycerol determined on physical properties by response surface methodology (RSM). CNC and GLY showed significant linear effects on ultimate tensile strength (UTS) of nanocomposit and there were significant interaction effects between TiO2 and CNC, and also between GLY and TiO2. The optimum levels of TiO2, CNC and GLY for obtaining maximum UTS were as 0.118, 0.6 g and 1.06 ml, respectively. In addition, the TiO2 concentration had linear and quadratic effect on the contact angles of bionanocomposites and optimum levels of TiO2, CNC and GLY for obtaining maximum contact angles were 0.112, 0.299 g and 1.06 ml, respectively. UV-visible spectroscopy studies in the wavelength range 200–800 nm showed that adding of CNC and TiO2 decrease the light transmission and increase the opacity, adding of glycerol increase the light transmission and decrease the opacity.