تولید و ارزیابی ویژگی‌های نانوکامپوزیت‌های هیبریدی کربوکسی‌متیل سلولز تقویت شده با نانوذرات مونت‌موریلونیت و TiO2

نویسندگان
1 دانشگاه محقق اردبیلی
2 University of Mohaghegh Ardabili
چکیده
در این تحقیق نانوکامپوزیت بر پایه بیوپلیمر کربوکسی‌متیل‌سلولز (CMC) و از طریق افزودن نانوذرات مونت‌موریلونیت (MMT) (1، 3 و 5% وزنی-وزنی CMC) با روش قالب‌گیری تهیه گردید. سپس، به نمونه حاوی 5% نانو رس نانوذرات دی-اکسید تیتانیوم (TiO2) (1، 3 و 5% وزنی-وزنی CMC) اضافه شد تا نانوکامپوزیت هیبرید تولید شود. در نمونه‌های تولید شده ویژگی‌های مقدار رطوبت، دانسیته، جذب رطوبت و خواص مکانیکی اندازه‌گیری شدند. همچنین، توزیع نانوذرات با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات سبب افزایش اندک محتوای رطوبت و متراکم‌تر شدن فیلم‌ها گردید. در حضور MMT (5%) از مقدار جذب رطوبت فیلم‌ها بیش از 30% کاسته شد که با اضافه شدن TiO2روند کاهش جذب رطوبت ادامه یافت. افزودن نانو رس سبب تقویت فیلم‌ها و افزایش مقاومت به کشش (UTS) و مدول یانگ (YM) شد که البته به تقلیل ازدیاد طول تا نقطه شکست انجامید. در ادامه، اضافه شدن TiO2به این نانوکامپوزیت‌ها منجر به سست شدن آن‌ها و کاهش UTS و YM شد. توزیع مناسب نانوذرات در فیلم به‌ویژه در غلظت‌های پایین از طریق تصاویر SEM به اثبات رسید. در مجموع، هر چند فیلم‌های حاوی نانو رس دارای عملکرد بهتری در مقایسه با CMC بودند ولی اضافه شدن نانوذرات TiO2 به این مجموعه سبب بهبود بسیاری از ویژگی‌های عملکردی نانوکامپوزیت‌ها شد و قابلیت استفاده از آن را به‌عنوان یک ماده بسته‌بندی زیست‌تخریب‌پذیر افزایش داد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Fabrication and evaluation of properties of carboxymethyl cellulose-based hybrid nanocomposites reinforced with titanium dioxide and montmorillonite

چکیده English

In this research, carboxymethyl cellulose (CMC)-based nanocomposite films containing montmorillonite (MMT) (1, 3 and 5% wt) were fabricated via casting method.Then, hybrid nanocomposites were prepared by loading dioxide titanium (TiO2) (1, 3 and 5% wt) nanoparticles (NPs) into nanocomposites containing 5% MMT. Moisture content, density, moisture uptake and mechanical properties of the produced films were determined. Also, surface morphology of the nanocompositeswere measured by scanning electron microscopy (SEM).The obtained results indicated that addition of NPs resulted in slightly increase of the films moisture content, and the production of denser samples. Incorporation of 5% MMT decreased moisture uptake of the nanocomposites up to 30%; this decreasing trend was maintained with TiO2 loading. The nanoclays enhanced ultimate tensile strength (UTS) and Young's modulus (YM) of the films at the expense of elongation at break. Addition of TiO2 into MMT-loaded nanocomposites caused to structural weakening and diminishing UTS and YM. SEM micrographs showed well-dispersed MMT and TiO2NPs through the films surface especially at low concentrations. In conclusion, although the films loaded with nanoclays exhibited better properties than the control film, inclusion of TiO2 improved the functional characteristics of them and extended the potential as a biodegradable packaging.

کلیدواژه‌ها English

Nanocomposite
biodegradability
packaging
Dioxide titanium
Carboxymethylcellulose