تأثیر لایه‌های خودسامان کایتوزان- نانوسیلیکا بر روی الیاف لینتر پنبه و خواص کاغذ تهیه‌شده از آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری، گروه خمیر و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 استادیار گروه خمیر و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استاد گروه خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

4 استادیار گروه خمیر و کاغ ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

5 استاد گروه مهندسی فیبر و نانوذرات، دانشگاه اولئو، فندلاند

چکیده

با فن لایه به لایه می‌توان خصوصیات سطحی الیاف سلولزی را اصلاح نمود. یکی از منابع سلولزی مهم غیرچوبی و صنعتی در دنیا، الیاف پنبه است. الیاف لینتر پنبه نیز به‌‌عنوان یکی از فرآورده‌های جانبی مهم به همراه الیاف پنبه تولید می‌شوند که یکی از منابع مهم الیاف سلولزی است که در صنعت کاغذسازی جهت تولید کاغذ بادوام مورداستفاده قرار می‌گیرد. در این تحقیق تأثیر جذب متناوب لایه‌های کایتوزان کاتیونی و نانوسیلیکای آنیونی بر روند اصلاح سطح الیاف لینتر پنبه موردبررسی قرار گرفت. جذب مواد بر سطح الیاف سلولزی از طریق تیتراسیون الکترولیت تحلیل شد. آزمایش‌ها در تشکیل لایه کاتیونی در 4-3 ≈pH و در تشکیل لایه آنیونی در 10-9 ≈pH با سرعت هم زدن 750 دور بر دقیقه و زمان لایه‌نشانی 15 دقیقه برای تشکیل یک تا سه لایه انجام شد. کاغذ‌های دست‌ساز با گرماژ 60 گرم بر مترمربع با استفاده از الیاف خمیر عمل‌آوری شده به روش چندلایه با کایتوزان و نانوسیلیکا تهیه گردید و خواص ساختاری و قابلیت پیوندپذیری آن ارزیابی گردید. قابلیت پیوندپذیری الیاف با تشکیل لایه‌های پلیمری در سطح الیاف، بهبودیافته که تغییرات حاصله در سطوح الیاف با استفاده از تصویربرداری الیاف با میکروسکوپ الکترونی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که در اثر عمل‌آوری‌های انجام‌شده، چگالی ظاهری کاغذ و هم‌چنین قابلیت پیوندپذیری الیاف به‌واسطه افزایش جاذبه الکترواستاتیکی بین پلی کاتیون و آنیون موجود در سطح الیاف بهبودیافته است. چگالی ظاهری در کاغذ به‌طور معنی‌داری نسبت به خمیر عمل‌آوری نشده افزایش‌یافته است. به‌طوری‌که شاخص مقاومت به کشش کاغذ با لایه‌نشانی سه لایه نسبت به خمیر عمل‌آوری نشده تقریباً 16 درصد افزایش‌یافته است. ضریب شکل‌گیری کاغذ بعد از تشکیل چندلایه‌های پلیمری به‌آرامی کاهش‌یافته است.

کلیدواژه‌ها


[1]     Yunqiao, P., Dongcheng, Z. and  Ragauskas, A.J., 2007. Developments in engineering fibers, Pira International Ltd, 80 p.

[2]     Lingstro, m, A. and Wagberg, L., 2008. Polyelectrolyte multilayers on wood fibers. Influence of molecular weight on layer properties and mechanical properties of papers from treated fibers. Journal of Colloid and Interface Science, 328, 233-242.

[3]     Agarwal, M., Xing Q., Shim, B.S., Kotov, N., Varahramyan, K. and Lvov, Y. M., 2009. Conductive paper from lignocellulose wood microfibers coated with a nanocomposite of carbon nanotubes and conductive polymers. Nanotechnology,215602, 1-8 (20).

[4]     Nicu, R., Bolou, E. and Desbrieres, J., 2011. Chitosan as cationic polyelectrolyte in wet-end Papermaking Systems. Cellulose Chemistry and Technology, 45(1-2):105-111

[5]     Wagberg, L., Winter, L., 1999. Application of wet end paper chemistry, Chapter1, papermaking Chemicals and their Functions, Springer, Netherland, 1-12 p.

[6]     Wagberg, L., Forsberg, S., Johansson, A. and Juntti, P., 2002. Engineering of fiber surface properties by application of the polyelectrolyte multilayer concept, part 1: Modification of paper strength. Journal of Pulp and Paper Science, 28: 222-228.

[7]     Rudi, H., Ebrahimi, Gh., Hamzeh, Y., Behrooz ,R. and Nazhad, M. M., 2012. The Effect of Degree of Substitution of cationic starch on Multi-layer Formation of Ionic Starches in Recycle Fibers. Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 25(1):11-18. (In Persian).

[8]     Fatehi,P., Qian, L., Kititerakun, R., Rirksomboon,T. and Xiao, H., 2009. Complex formation of modified chitosan and carboxymethyl cellulose and its effect on paper properties. TAPPI Journal, 8(6):29-35.

[9]     Imani, R., Talaiepour, M., Dutta, J., GhobadineZhad, M., Hemmasi, A., Nazhad, M., 2011. Production of antibacterial filter paper from wood cellulose. BioResouces, 6(1):891-900.

[10]  Mahdavi, S. 2003. Linter of cotton as an important source of alpha cellulose in world. In: The first congress on cellulose processing & utilizations. Oct.1-2, Tehran, Iran, P 149-156. (In Persian).

[11]  William, E. Scott., Properties of paper: An introduction. 1995. (Tanslated by Afra, E., Persian, Aij press, Tehran, 2006, 360P. (In Persian).

[12]  Eriksson, M., Notley, S.M. and Wagberg, L., 2005. The influence on paper strength properties when building multilayers of weak polyelectrolytes onto wood fibers. Journal of Colloid and Interface Science, 292: 38-45.

[13]  Hamzeh, Y. and Akbar, R., 2008. Principals of papermaking chemistry, Tehran University publications, Tehran, 424P. (In Persian).

[14]  Lu, Z., Eadula, S., Zheng, Z., Xu, K., Grozdits, G, and Lvov, Y., 2007. Layer-by-Layer nanoparticle.Nordic Pulp and Paper Research Journal, 21(5), 2006: 552-557.

[15]  Rahmaninia, M., Mirshokraei, S. A., Ebrahimi, G. and Nazhad, M. M., 2009. Improving drainage and strength of OCC pulp using cationic starch-nanosilica system, PhD Thesis, University of Tehran, February.90p. (In Persian).

[16]  Maurer, H. 1998. Opportunities and challenges for Starch in the Paper industry. Starch/Stärke, 50: 396-402.

[17]  Decher, G., 1997. Fuzzy nanoassemblies: Toward layered polymeric multicomposites. Science, 277 (5330): 6-15.