منابع پایان نامه درباره افزایش، پلیمر، کامپوزیت

را ایجاد میکنند که انتقال گازها را به شدت کاهش میدهد . دو ویژگی خاص نانو رس که نقش مهمی را در تولید نانوکامپوزیت ها ایجاد میکنند شامل: یکی باز شدن لایهها از همدیگر و پراکنده شده آنها در ماتریس پلیمری و دیگری اصلاح سطح آنها جهت برهم کنش بهتر بین ماتریس پلیمری و نانو ذرات میباشد (لیاقتی،1391)
افزودن نانو رس به پلیمر تشکیل دهنده مواد بسته بندی، تمامی خصوصیات آن را تحت تاثیر قرار می دهد. یکی از مهم ترین این تأثیرات بهبود خواص مکانیکی فیلم هاست. جاگیری لایه های نانو رس دربین زنجیره های بیو پلیمر و برقراری برهم کنش های هیدروژنی قوی با آن باعث تقویت شبکه بیو پلیمر شده و بهبود خواص مکانیکی آن را به دنبال دارد(قنبرزاده، 1388)
در مطالعه ای که تاثیر افزودن درصد های مختلف نانو رس بر روی خواص کاربردی فیلم های نشاسته مورد بررسی قرارگرفت، با افزودن نانو رس، مقاومت مکانیکی فیلم افزایش یافته و از کشش پذیری آن کاسته می شود. به عبارت دیگر با افزایش میزان نانو رس، انعطاف پذیری فیلم کمتر می شود. پیوند های قوی بین ماتریکس نشاسته و لایه های سیلیکات37 دلیل اصلی بهبود خواص مکانیکی فیلم نشاسته می باشد.
با قرارگیری لایه های نانو رس در بین رشته های بیو پلیمر، باز دارندگی فیلم در مقابل مولکول های گازی شکل نظیر اکسیژن، بخار آب و ترکیبات آروما نیز افزایش می یابد. زیرا از یک طرف تحرک موضعی زنجیره های پلیمر کاهش می یابد و فضای خالی بین آنها کمتر می شود و از طرف دیگر این گاز ها برای عبور از پلیمر بایستی مسیر زیگزاگی طولانی را طی کنند. به این ترتیب زمان لازم برای عبور این مولکول ها از فیلم افزایش یافته و در نتیجه نفوذ پذیری آنها از فیلم کاهش می یابد
افزایش دمای انتقال شیشه ای فیلم از دیگر نتایجی است که در اثر افزودن نانو رس به فیلم های نانو کامپوزیت حاصل می شود. با قرار گیری لایه های نانو رس در بین زنجیر های بیو پلیمر به دلیل کاهش تحرک رشته ها، Tg فیلم افزایش می یابد. در واقع با پخش سیلیکات های لایه ای، هم به دلیل افزایش تراکم و ایجاد فشردگی و هم به دلیل برقراری پیوند بین لایه های نانو رس و رشته های بیو پلیمر تحرک موضعی زنجیر های بیو پلیمر کاهش یافته و Tg افزایش می یابد.
سیلیکات های لایه ای علاوه بر دمای انتقال شیشه ای، مقاومت حرارتی فیلم های نانو کامپوزیت را نیز افزایش می دهند . به طور کلی مواد معدنی نسبت به مواد آلی پایداری حرارتی بالاتری دارند. نانورس به عنوان باز دارنده گرما عمل می کند و افزودن آن به بیو پلیمرها، پایداری حرارتی آن را افزایش و سرعت تجزیه ی حرارتی آنها را کاهش می دهد.(قنبرزاده، 1388)
افزودن سیلیکات های لایه ای ویژگی های دیگر فیلم های نانوکامپوزیت را نیز تحت تأثیر قرار می دهد. به عنوان مثال، استفاده از نانو رس قابلیت فیلم های زیست تخریب پذیر مورد استفاده در بسته بندی فعال را افزایش می دهد زیرا سطح ذرات نانو رس می تواند به عنوان محلی برای تجمع و ذخیره مواد ضد میکروبی عمل کند و سرعت رها سازی آنها را کندتر نماید و تحت کنترل در آورد. در نتیجه در این حالت فیلم خاصیت ضد میکروبی خود را برای مدت طولانی حفظ می کند (قنبرزاده، 1388)
فیلم های نانو کامپوزیت خواص مطلوب دیگری نیز دارند که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1- اکثر نانو کامپوزیت ها فیلمی کاملاً شفاف تولید می کنند که نشان دهنده عدم تأثیر نانو رس بر روی خواص ظاهری فیلم ها می باشد.
2- نانو کامپوزیت ها وزن بسیار کمی دارند و از این رو خیلی سبک می باشند.
3- تاکنون هیچ محدودیت قانونی برای استفاده از نانو رس در تولید مواد بسته بندی محصولات غذایی در هیچ کشوری ارائه نشده است.
بایستی به این نکته توجه داشت که همه ی این تغییرات مطلوب با استفاده از مقادیر بسیار کم نانو رس (معمولا زیر 10%) حاصل می شود. بنابر این تولید فیلم نانو کامپوزیت تاثیر مشخصی بر روی افزایش هزینه ی محصول نیز نخواهد گذاشت(قنبرزاده، 1388)
راه کاهش جذب رطوبت، کاهش ضریب نفوذ است. این عمل با استفاده از پر کننده های در اندازه نانو امکان پذیر است. در میان پر کننده های با اندازه نانو، نانورس به علت ارزانی و قابلیت دسترسی به عنوان ماده ای افزودنی برای پلیمر ها مورد پذیرش واقع شده است ( جودار، 1390)
شه و همکاران خواص مختلفی از نانو کامپوزیت های وینیل استر را مطالعه کردند. آن ها مشاهده کردند، با افزودن نانو خاک رس (Cloisite 10 A) ضریب نفوذ در برابر رطوبت ، به مقدار 50% کاهش و دمای انتقال شیشه ای و مدول افزایش می یابد
جی و همکاران اثر نانو خاک رس (Cloisite10 A) به مقدار 1% وزنی را بر خواص یک نوع رزین اپوکسی وینیل استر بررسی و پنج نوع شرایط اختلاط را برای دستیابی به حداکثر خواص معین کردند. آنها خواص بهینه را در حالت کاملا ورقه ورقه شده بدست آوردند(جودار، 1390)
لیو وکی نفوذ رطوبت را در نانو کامپوزیت رزین وینیل استر حاوی دو نوع نانو خاک رس بر اساس انتقال جرم مدل و کارایی سه مدل را با نتایج تجربی ارزیابی کردند. هر سه مدل و نتایج تجربی کاهش ضریب نفوذ را با افزایش مقدار نانو خاک رس نشان دادند .
جودار و همکاران اثر ترکیب درصد های مختلف نانو خاک رس (کلویزیت 30B) بر خواص مکانیکی و شکل شناسی نانو کامپوزیت های رزین وینیل استر را بررسی کردند. نتایج نشان می دهد، درجه لایه لایه شدن نانو خاک رس در آمیزه های حاوی مقادیر کم نانو خاک رس (1 و 3% ) بیشتر از غلظت زیاد آن (5%) ا ست. آزمون های کشش و خمش نشان می دهد، با افزایش درصد وزنی نانو خاک رس مدول کششی و خمشی افزایش و استحکام خمشی، استحکام کششی در نمونه حاوی 3% نانو خاک رس بیشترین مقدار را دارند. درصد جذب آب آمیزه ها با افزایش نانو خاک رس به طور چشمگیری کاهش یافته است.سختی آمیزه ها با افزایش 1 درصد نانو خاک رس 43 درصد نسبت به رزین خاصل افزایش یافت.(جودار، 1390)
به دلیل اندازه کوچک ذرات، مناطق سطحی به شدت بزرگ و نسبت طول به عرض ، توجه ویژه ای به خاک رس در زمینه ی نانوکامپوزیت ها شده است. الحاق سیلیکات لایه ای در پلیمر ها و مخصوصا در پلیمر های سنتزی (مصنوعی) قبلا افزایش قابل توجهی در تعداد زیادی خصوصیات فیزیکی شامل ویژگی های ممانعت کنندگی، مقاومت در برابر اشتعال پذیری، و پایداری حرارتی و محیطی نشان داد(زپا، 2008)
در پژوهش های زپا و همکاران، کامپوزیت های جدید دوستدار محیط زیست ساخته شدند از طریق روش Solution /Casting از نشاسته سیب زمینی طبیعی و پر کننده های نانو لایه لایه. دوتا نانورس، یک مونتموریلینت اصلاح شده با methyl tallow bis – 2- hydroxyethyl quaternary ammonium و یک مونتموریلینت تصفیه شده طبیعی انتخاب شد. تاثیر افزودن یک نرم کننده (پلاستیسایزر) در فرمولاسیون همچنین مطالعه شده و دو تا Compatibilizers انتخاب شدند، گلیسرول و یک مخلوط 50×50 از اوره – اتانول آمین. منحنی های TGA (Thermogravimetric) تفاوت معنی داری در مقاومت حرارتی ماتریکس ها بعد از الحاق نانو رس نشان نداد
خصوصیت آبدوستی خاک رس اولیه شکل گیری فعل و انفعالات مطلوب بین جایگاه خاک رس و گروه های هیدروکسیل نشاسته را بهبود داد که باعث ایجاد یک مخلوط ای از ساختار های ورقه ورقه شده ی به موازات سطح فیلم شد. هیچ تغییر قابل توجهی بعد از افزودن خاک رس به نشاسته و ماتریکس های نشاسته – گلیسرول در ساختار کریستالی ماتریکس مشاهده نشد .در واقع برای این سیستم ها یک نقطه اوج پراش قابل توجه در 8/6 درجه مشاهده شد، هر چقدر از نانو رس که مورد استفاده قرار گرفته بود. جذب آب در فیلم های نانو کامپوزیت به حالت پراکندگی نانو رس هابستگی نداشت. اصولاً این موضوع مربوط به ظرفیت جذب آب هر جزء یا هر فاز در سیستم است.به نظر می رسد که تغییرات ساختار ایجاد شد به وسیله ی آنالیز XRD(X – Ray – Diffraction) بعد از افزودن نانورس که درمکانیسم جذب نقش داشته است . در هر ماتریکس، با افزودن نانو رس ها، یک کاهش کلی در نفوذ پذیری اکسیژن مشاهده شده بود. جذب آب به عنوان یک تابع از ماتریکس و خاک رس مورد آزمون قرار گرفت.(زپا، 2008)
الحاق مقدار کمی از پر کننده های نانو به ماتریکس پلیمر توجه زیادی را در دهه اخیر جلب کرده است. پیشرفت های قابل توجه ای از ویژگی های فیزیکی پلیمر به وسیله این تکنیک بدست آورده می شود. این پیشرفت به طور عمده به فاکتور های معین از قبیل نسبت، درجه پراکندگی، جهت گیری پر کننده بستگی دارد. این هم چنین به خوبی شناخته شده که نانو ذرات فیبری یا میله مانند،به دلیل مناطق سطحی بزرگ آنها و نسبت بالای آنها یک دسته محتمل از مواد مستحکم هستند. برای مثال نانو لوله های کربن در تعدادی پلیمر الحاق شده بودند به منظور دست یافتن به نانو کامپوزیت ها با مقاومت کششی و مدول های بالا رفته (بائوگمن38، 2002؛ تیجانگ39، 2007)
صرف نظر از انجام پیشرفت های محرک، قیمت نسبتا بالا، دردسر تولید در مقیاس بزرگ و نتایج محیطی نانو لوله های کربن، هنوز اجرای عملی آنها را محدود می کند. اخیرا نانو لوله های هالوسیت، نوعی از سیلیکات طبیعی با ساختار های لوله ای ،مشخص شد که برای تقویت کردن پلیمر ها و ایجاد تاثیرات منحصر به فرد تقویت کنندگی برای پلیمر های مختلف می توانند استفاده شوند. اگر چه کاربرد های این ماده در لاستیک هنوز به طور گسترده بررسی نشده است. هالوسیت به عنوان نانو رس معدنی برای کاربرد های تکنولوژیکی از قبیل حضور در ساختار چینی برای کنترل آزاد کردن (رها سازی) داروها عمل می کند.(روج40،2011)
در پژوهش کارلی و همکاران [2011] تاثیر افزودن دو نوع نانو ذرات شامل organomodified montmorillonite Closite 30B (C – 30B) و خاک رس لوله ای ، روی ویژگی های دمایی، مکانیکی و ریخت شناختی نانوکامپوزیت های PHBV(polyhydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)بررسی کردند. در این مطالعات ماهیت و مقدار خاک رس به طور محسوسی روی خصوصیات نانو کامپوزیت های PHBV تاثیر گذاشت. مطالعات ریخت شناختی آشکار کرد که پراکندگی نانو ذرات باعث ساختار های متفاوت شد که وابسته به نوع و محتوای خاک رس بود. الحاق مقادیر کم نانو ذرات باعث تجمع بزرگ خاک رس شد. افزایش در ویسکوزیته مطلوب انتشار خاک رس در درون ماتریکس PHBV، به یک انتشار در مقیاس نانو برای ترکیبات دارای 3 و 5 درصد وزنی نانو ذرات منجر شد. نتایج دمایی و مکانیکی ، پتانسیل زیاد هالوسیت را در مقایسه با مونتموریلینت را آشکار کرد. برای 3% وزنی ، ورقه ورقه شدن (cloisite 30B) c- 30B و انتشار خوب نانو لوله های HNT (Halloysite nanotubes) منجر به افزایش در پایداری حرارتی شدند.الحاق C- 30B در ماتریکس PHBV منجر به یک کاهش قابل توجه در استحکام و افزایش شکننگی نانو کامپوزیت ها شد. از سوی دیگر، نانو کامپوزیت های PHBV/HNT پیشرفت در strain at break و مقاومت در برابر ضربه را نشان دادند در حالی که سختی زیاد را باقی نگه داشتند. این نتایج نشان دادند که نانو ذرات HNT ذاتاً مواد جالب توجهی برای افزایش ویژگی های زیست تخریب پذیری پلیمر ها هستند به دلیل این که ظاهرا فعل و انفعالات (اثر متقابل) خوبی با ماتریکس PHBV بدون نیاز به اصلاح کننده های آلی دارند.(کارلی41، 2011)
نانورس ها برای تقویت مواد پلیمری و برای کاهش نفوذ پذیری گازها به کار می روند. همین طور مواد بسته بندی ساخته شده با الحاق مواد دارای سایز نانو یک عامل جدید برای افزایش ویژگی های مواد بسته بندی رایج و در دسترس هستند. نانو رس ها از قبل در فیلم های بسته بندی چند لایه استفاده می شدند نظیر : بطری های آبجو، نوشیدنی های دارای دی اکسید کربن ، ظرو

مطلب مرتبط :   دانلود پایان نامه ارشد درموردمیکروبی، تشکیل، هالههای

دیدگاهتان را بنویسید