Skip to main content
SUPERVISOR
Javad Keramat,Nasser Hamdami,TAYEBEH BEHZAD,Ali Nasirpour
جواد کرامت (استاد راهنما) ناصر همدمی (استاد مشاور) طیبه بهزاد (استاد مشاور) علی نصیرپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Safoura Ahmadzadeh
صفورا احمدزاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389
In this work, an extensive study was carried out regarding to the preparation and characterization of nanoclay biocomposites based on cellulose as substituted for synthetic polymer foam trays for food packaging materials. The preparation stage was performed via dissolution/regeneration route followed by drying using lyophilization. The goal of this study was to improve the properties of cellulose matrix as well as reducing the bubble sizes to prepare nanofoams in order to enhance mechanical and barrier properties, and thermal insulation performance. Several methods were used to characterize the prepared foam materials including scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, Raman spectroscopy, Differential Scanning Calorimetry (DSC), thermal conductivity, mechanical and barrier properties, density and color analyses. The obtained results indicated that the presence of nanoclay in cellulose matrix caused more uniformity in the structure of the foams. Also, increasing of nanoclay content resulted in higher density, compressive strength, and young modulus. The results of thermal conductivity and morphology revealed that presence of SM-MMT improved thermal insulating properties due to reduction of average cell size. Moreover, we found that the choice of non-solvent has a dramatic influence on the morphology/crystallinity of regenerated cellulose obtained following NaOH/water dissolution. The use of ethanol (in contrast to water) provided a large cell structure and amorphous regenerated material. The achievements from this study suggested that the prepared cellulose nanocomposite foam can be a potential alternative to commercial synthetic foams for packing food products. Additional studies would be needed to improve the properties to use these materials with moist foods. Keywords: Cellulose; Foam; Nanocomposite; NaOH solution; Surface-modified montmorillonite
بهبود کیفیت بسته بندی مواد غذایی با هدف حفاظت محصول از عواملی مانند گرما، نور، رطوبت، اکسیژن، میکروارگانیسم ها و آلودگی همواره مورد توجه بوده است. با وجود اهمیت بالای نوسان دما در کاهش کیفیت محصول، بهبود کارایی مواد بسته بندی از این جنبه چندان مورد توجه و بررسی قرار نگرفته و فوم های متداول مورد استفاده عملکرد ضعیفی را نشان می دهند. بخشی از تحقیقات انجام شده در این زمینه بر توسعه ساختارهای نانوسلولی با استفاده از پلیمرهای سنتزی متمرکز شده است. باید توجه داشت که پلاستیک های سنتزی به دلیل زیست تخریب پذیری ضعیف یکی از منابع مهم ضایعات زیست محیطی پس از مصرف محسوب شده و در این راستا تلاش های بسیاری به منظور توسعه پلیمرهای سازگار با محیط زیست به منظور جایگزین کردن پلیمرهای سنتزی در حال انجام است. البته نکته قابل توجه این است که پلیمرهای طبیعی از بسیاری جهات دارای عملکرد ضعیفی هستند. یکی از راهکارهای مطرح به منظور تقویت ویژگی های آنها استفاده از نانوذرات و تولید نانوکامپوزیت پلیمرها است. در این پژوهش، مطالعه گسترده ای در زمینه آماده سازی و تعیین خصوصیات نانوفوم های کامپوزیتی بر پایه سلولز/نانورس، به عنوان جایگزین هایی مناسب برای فوم های پلیمری سنتزی انجام شده است. مرحله آماده سازی به روش انحلال/بازسازی و سپس خشک کردن به روش منجمد خشکانی انجام شد.در ابتداخصوصیات رئولوژیکی محلول سلولز پرشده با غلظت های متفاوت مونت موریلونایت اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفت. نوع رفتار محلول سلولز با استفاده از آزمون های رئولوژیکی؛ از جمله اندازه گیری فاکتورهای تعیین کننده دما و زمان تشکیل ژل، ارزیابی شد. نتایج به دست آمده، گرانروی کمتر نمونه های کامپوزیت را در مقایسه با محلول خالص سلولز نشان داده است. کاهش ویسکوزیته می تواند به عنوان یکی از پارامترهای تایید کننده توزیع مناسب نانوذرات در داخل ماتریس سلولز مدنظر قرار گیرد. نتایج حاصل، افزایش نقطه ژل شدن در نمونه های کامپوزیت را همراه با افزایش مقدار نانورس نشان داده است. بعلاوه زمان تشکیل ژل به میزان قابل توجهی با افزودن نانوذرات افزایش یافته است که نشان دهنده تاثیر مونت موریلونایت اصلاح شده بر تضعیف قدرت پیوند هیدروژنی بین زنجیره های سلولز بوده که تجمع زنجیره های سلولزی را محدود می کند. هدف از این مطالعه بهبود ویژگی های ماتریس سلولز و نیز کاهش اندازه منافذ تا مقیاس نانومتر به منظور تقویت خصوصیات مکانیکی و ممانعتی و نیز تقویت کارایی فوم به عنوان عایق حرارتی بوده است. خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و مورفولوژیکی فوم های کامپوزیتی تهیه شده، با استفاده از چندین روش از جمله میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR)، طیف سنجی رامان، گرماسنج پویشی تفاضلی(DSC)، هدایت حرارتی، آزمون های ممانعتی، آزمون های مکانیکی، دانسیته و آزمون رنگ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که حضور نانورس در ماتریس سلولزی باعث افزایش یکنواختی ساختار فوم شده است. همچنین افزایش غلظت نانورس منجر به افزایش دانسیته، مقاومت فشاری و کششی و مدول الاستیسیتی شد. نتایج مربوط به هدایت حرارتی و خصوصیات مورفولوژیکی نشان داد که حضور مونت موریلونایت اصلاح شده ویژگی های فوم را به عنوان عایق حرارتی بهبود داده که ناشی از کاهش میانگین اندازه سلول ها بوده است. به طور کلی ویژگی های حاصل برای فوم های تهیه شده از سلولز و نانورس، امکان استفاده از آنها را به عنوان جایگزینی بالقوه برای فوم های سنتزی فراهم میکند. اگر چه انجام تحقیقات بیشتر در زمینه بهبود ویژگی های این دسته از مواد متخلخل به منظور افزایش زمینه های کاربرد آنها، مورد نیاز است. واژه های کلیدی : سلولز، فوم، نانوکامپوزیت، محلول سدیم هیدروکسید، مونت موریلونایت اصلاح شده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی