Skip to main content
SUPERVISOR
TAYEBEH BEHZAD,Ahmadreza Shafieizadegan esfahani
طیبه بهزاد (استاد راهنما) احمدرضا شفیعی زادگان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Elham Mansoori
الهام منصوری

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Preparation and Characterization of Bio Nanocomposite based on Corn Starch and Soy Protein Reinforced by Graphene and Graphene Oxide Nano Sheets
The limited availability of petroleum resources and the lack of biodegradability of plastics are the issues facing human and environment. For this reason, the production of biodegradable plastics from agricultural sources can solve these problems. Corn starch and soy protein are inexpensive, abundant, biodegradable, and nontoxic materials that interact well with each other and therefore can be used to produce biodegradable films. However, to overcome their weakness in some physical and mechanical properties, it is preferred to use in the form of a composite by employing reinforcing materials. Graphene is a two dimensional carbon nano filler with unique properties used in a variety of applications. In this study, initially, graphene and graphene oxide were synthesized by green method. The results of XRD, FTIR, and SEM were successfully confirmed the production of garphene and graphene oxide platelets. Then, the effect of adding graphene and graphene oxide platelets in the range of 0.5 to 2 % wt. content into starch/protein blend was investigated to enhance the final properties of starch/protein film. The results showed that the graphene and graphene oxide improved some properties. The modulus of starch/protein film was increased from 252 to 578 MPa by adding 0.5 % wt graphene and to 449 MPa by adding 2% wt graphene oxide, respectively. The thermal stability of CS/SPI/GO 2 composite film is more than 50 °C above the starch/protein film. The water solubility of composites by adding 2% wt graphene oxide and 0.5% wt graphene was reduced18% and 10%, respectively, compare to starch/protein films. Graphene reinforced composites films showed good barrier properties for water vapor by decreasing water vapor permeability (WVP) by 20%. In addition, the composite film with 0.5 % grapheme content had the lowest oxygen permeation rate 3.48 (cm 3 µm/m 2 d kpa) among than the other composite films.
محدود بودن منابع نفتی و عدم زیست‌تخریب‌پذیری پلاستیک‌ها در طبیعت بحرانی است که پیش روی انسان و محیط زیست قرار گرفته است. به همین دلیل تولید پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر حاصل از منابع کشاورزی می تواند به حل این مشکل کمک کند. پلیمر های طبیعی همانند نشاسته و پروتئین موادی ارزان، فراوان، زیست‌تخریب‌پذیر و بدون باقی‌مانده سمی هستند که تعامل خوبی با یکدیگر برقرار می کنند و می توان از آن‌ها به‌صورت ترکیبی در تهیه فیلم‌های زیست‌تخریب‌پذیر استفاده کرد اما به دلیل ضعف در برخی خواص فیزیکی و مکانیکی بهتر است که به‌صورت کامپوزیت در کنار موادی با قابلیت تقویت‌کنندگی تهیه شود. گرافن یک نانو پرکننده کربنی دوبعدی با خواص فوق‌العاده و منحصربه‌فرد است که در زمینه‌های مختلفی کاربرد دارد. در این پژوهش اثر اضافه کردن نانو صفحات گرافن(G) و گرافن اکسید(GO) در مقادیر 5/0 تا 2 % وزنی به‌عنوان تقویت‌کننده بر خواص نهایی فیلم‌های ترکیبی نشاسته/پروتئین(CS/SPI) بررسی شد. نتایج نشان داد که حضور نانو صفحات گرافن و گرافن اکسید باعث بهبود برخی خواص شده است به‌طوری که مدول فیلم نشاسته/پروتئین در بهترین حالت از 252 مگاپاسکال به 578 مگاپاسکال برای فیلم کامپوزیتی تقویت شده با 5/0 % وزنی گرافن(CS/SPI/G 0.5) و به 449 مگاپاسکال برای فیلم کامپوزیتی تقویت شده با 2 % وزنی گرافن اکسید افزایش یافته است. همچین پایداری حرارتی فیلم کامپوزیتی تقویت شده با 2% وزنی گرافن اکسید(CS/SPI/GO 2) حدود 50 درجه سانتی گراد از فیلم نشاسته/پروتئین بیشتر است. نتایج حلالیت در آب برای دو نمونه(CS/SPI/GO 2) و (CS/SPI/G 0.5) به ترتیب 18 % و 10 % کاهش را نسبت به فیلم نشاسته/پروتئین نشان داد. فیلم‌های کامپوزیتی تقویت شده با گرافن در تمام ترکیب درصد ها ممانعت خوبی در برابر عبور بخار آب نشان دادند به‌طوری که برای بهترین نمونه حدود 20 % کاهش مشاهده شد . علاوه بر آن فیلم کامپوزیتی تقویت شده با 5/0 % وزنی گرافن اکسید با مقدار 48/3 (سانتی متر مکعب میکرومتر/مترمربع روز کیلوپاسکال) کمترین میزان عبور دهی گاز اکسیژن را در بین نمونه‌ها داشت. فیلم‌های کامپوزیتی تقویت شده با هر دو نوع نانو صفحه از نظر عبور دهی جریان الکتریکی عایق بودند. نتایج پراش اشعه ایکس و طیف سنجی فرو سرخ تبدیل فوریه و همچنین تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی، سنتز موفق گرافن و گرافن اکسید و پراکنش مناسب آن‌ها را در کامپوزیت‌های تهیه شده تایید کرد. کلمات کلیدی : نانو کامپوزیت زیست‌تخریب‌پذیر، نانو صفحات گرافن و گرافن اکسید، خواص فیزیکی و مکانیکی، نشاسته، پروتئین

ارتقاء امنیت وب با وف بومی