Skip to main content
SUPERVISOR
Saied Nouri-Khorasani
سعید نوری خراسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Niloofar Abbaspoor
نیلوفر عباس پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Investigation of printability, transparency and barrier properties of Modified-Polyethylene film by Thermoplastic starch and Nano clay
Packaging is one of the most important parts of the food industry that is linked to the food security. Polymers used in food packaging should have a deterrent to moisture and gas. Therefore, it is necessary these films and packaging containers meet some changes that their barrier properties increase to the desired gas. One way to improve the properties of materials is to use the fillers in nanoscales. One of the most widely used nanoparticles is Montmorillonite Nano clay, which by adding this material in about 2-3 wt.% of polyethylene, the permeability of gases decreases significantly. Due to the hydrophilic surface of the Nano clay, the uniform distribution of most types of Nano clay in organic polymers is not simple. Here the importance of compatibility is raise. In this study, polyethylene grafted maleic anhydride (PE-g-MA) was used as a compatibilizer. After blending different amounts of the thermoplastic starch with linear low density polyethylene in the presence of PE-g-MA compatibilizer and converting into a blown film, the optimal amount of TPS was determined by examining printability, traarency, oxygen and water vapor barrier properties and water absorption behavior of the films. Results revealed that the printability improved by increasing TPS in TPS / LLDPE blend, but the film containing 50 phr of TPS showed poor printability due to the poor blending. Also, by increasing the amount of TPS in the TPS / LLDPE blend, the traarency of the film was reduced and oxygen, water vapor barrier properties and water absorption behavior of films were improved. Therefore, the amount of 40 phr of TPS was selected as a desirable amount to continue the research. In the next step, the nanoparticles of cloisite 30B was added to the TPS / LLDPE blend for improving the oxygen barrier property. The films were prepared and experimental tests were performed. By studying the results of the X-ray diffraction on nanocomposites, it was found that the samples containing 1 and 3 phr of nanoparticles showed exfoliated structure and the sample containing 5 phr of nanoparticles was in intercalated structure. Also, the permeability of oxygen in the presence of 1 and 3 phr of nanoparticles in nanocomposite films were decreased to 16.8% and 21.1% respectively, but decreased only 2.9% for 5 phr of nanoparticles. The permeability of water vapor in nanocomposite film and the amount of water absorption were increased with the presence of the hydrophilic nanoparticles in nanocomposites. Therefore, nanocomposite film containing 40 phr of TPS and 3 phr of Nano clay cloisite 30B was chosen as the optimal film for food packaging. Keywords : Linear low density polyethylene, Thermoplastic starch, Nano clay cloisite 30B, Printability, Oxygen and water vapor barrier properties
بسته بندی، یکی از مهم ترین بخش های صنایع غذایی می باشد که با امنیت غذایی در ارتباط است. پلیمر هایی که در بسته بندی مواد غذایی استفاده می شوند، باید دارای خواص ممانعتی در برابر رطوبت و گاز برخوردار باشند. بنابراین لازم است که این فیلم ها و ظروف بسته بندی دستخوش تغییراتی شوند که باعث افزایش خاصیت ممانعتی آن ها نسبت به گاز های مورد نظر شوند. یکی از روش های بهبود ویژگی های مواد، استفاده از پرکننده ها در مقیاس نانو می باشد. یکی از پر مصرف ترین نانو ذرات، نانو رس مونت موریلونیت، است که با افزایش 2 تا 3 درصد وزنی به پلی اتیلن، نفوذ پذیری گازها، کاهش چشمگیری می یابد. به دلیل سطح آب دوست نانو رس، توزیع یکنواخت بیشتر انواع نانو رس در پلیمر های آلی، به سادگی امکان پذیر نیست. در اینجا بحث استفاده از سازگار کننده به میان می آید. در این پژوهش از پلی اتیلن پیوند خورده با مالئیک انیدرید به عنوان سازگار کننده استفاده شد. در این پژوهش پس از آلیاژ کردن مقادیر مختلف نشاسته ترموپلاستیک( TPS) با پلی اتیلن سبک خطی در حضور سازگار کننده PE-g-MA و تبدیل آن به فیلم دمشی، مقدار مطلوب TPS با بررسی آزمون های چاپ پذیری، شفافیت، ویژگی های ممانعتی فیلم در برابر گاز اکسیژن و بخار آب و رفتار جذب آب فیلم ها تعیین شد. با بررسی چاپ پذیری فیلم های آلیاژ TPS/ LLDPE مشاهده شد که با افزایش مقدار TPS تا phr 40 در آلیاژ TPS/ LLDPE، چاپ پذیری بهبود یافته ولی در فیلم شامل phr 50 نشاسته ترموپلاستیک، به علت توزیع غیر یکنواخت، چاپ پذیری ضعیف می شود. همچنین با افزایش مقدار TPS از phr 30 تا phr 50 در آلیاژ TPS / LLDPE ، شفافیت فیلم کاهش و ویژگی های ممانعتی فیلم نسبت به گاز اکسیژن و بخار آب و مقدار جذب آب، کاهش می یابد. لذا، مقدار phr 40 نشاسته ترموپلاستیک به عنوان مقدار مطلوب، جهت ادامه پژوهش، انتخاب شد. در مرحله بعد با افزودن نانوذرات رس کلویزیت B30 به آلیاژ TPS/ LLDPE به منظور بهبود ویژگی ممانعتی در برابر عبور گاز اکسیژن، فیلم ها تهیه و آزمون ها بر روی آن ها انجام شد. با بررسی نتایج آزمون پراش اشعه ایکس بر روی نانو کامپوزیت های تهیه شده، مشخص شد که نمونه های شامل 1 و 3 phr نانو ذره، ساختار ورقه ای و نمونه شامل phr 5 نانو ذره، به ساختار لایه ای رسیده اند. همچنین نفوذ پذیری فیلم نانو کامپوزیت نسبت به گاز اکسیژن با حضور phr 1 نانو ذره در فیلم نانوکامپوزیت، % 8/16 و برای phr 3 نانو ذره، % 1/21 کاهش ولی برای فیلم شامل phr 5 نانو ذره، تنها % 9/2 کاهش را نشان داد. نفوذ پذیری نسبت به بخار آب و مقدار جذب آب نیز با حضور نانو ذره آب دوست در نانو کامپوزیت، افزایش یافت. لذا فیلم نانو کامپوزیت شامل phr 30 نشاسته ترموپلاستیک و phr 3 نانو ذره کلویزیت B30 به عنوان فیلم مطلوب جهت بسته بندی مواد غذایی انتخاب شد. کلمات کلیدی: پلی اتیلن سبک خطی، نشاسته ترموپلاستیک، نانو رس کلویزیت B30، چاپ پذیری، ویژگی های ممانعتی نسبت به گاز اکسیژن و بخار آب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی