اثر زمان انحلال بر نم پذیری و برخی ویژگی های فیلم سلولزی تولیدی با استفاده از مایع یونی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران، ایران

2 استادیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران، ایران

3 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران، ایران

4 استادیار گروه مهندسی و تکنولوژی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

چکیده

نم‌پذیری و برخی از ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی برای بعضی کاربردها، به عنوان عوامل محدود کننده در بکارگیری این گونه فیلم‌ها و پوشش‌های زیست تخریب پذیر به شمار می‌روند. با توجه به ‌این‌که به نظر می‌رسد پارامترهای فرآیند انحلال، بر ساختار و ویژگی‌های فیلم سلولزی اثر قابل توجهی داشته باشند، در این مطالعه به بررسی اثر زمان انحلال بر نم‌پذیری و تعدادی از ویژگی‌های مهم فیلم سلولزی پرداخته شد. بدین منظور لینتر پنبه در زمان‌های مختلف انحلال در مایع یونی 1- بوتیل-3- متیل ایمیدازولیوم کلراید به مدت 1، 3 و 5 ساعت مورد انحلال قرار گرفت و پس از شستشو با آب مقطر به عنوان حلال جایگزین، فیلم‌های سلولزی بر روی پتری دیش تشکیل و در آون در دمای 60 درجه سانتیگراد خشک گردید. برای بررسی امکان اثر گذاری زمان انحلال بر ساختار شیمیایی و فیزیکی فیلم‌های حاصله، از طیف سنجی مادون قرمز و پراش اشعه ایکس استفاده شد. هم‌چنین ویژگی‌های مکانیکی، مانند مقاومت کششی، مدول الاستیسیته کششی، تغییر طول در نقطه شکست و خواص فیزیکی، نظیر جذب رطوبت و نیز زاویه تماس قطره آب مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آنالیز طیف سنجی مادون قرمز مشخص نمود که در اثر افزایش زمان انحلال، تغییری در ساختار شیمیایی فیلم سلولزی مشاهده نشده است. اما تحلیل نمودار پراش اشعه ایکس، نشان دهنده افزایش جزیی درصد بلورینگی در اثر افزایش مدت زمان انحلال بود. بعلاوه مشخص گردید که درجه بسپارش زنجیره سلولزی، مقاومت به کشش و تغییر طول در نقطه شکست با افزایش زمان انحلال کاهش می‌یابد؛ در حالی که مدول الاستیسیته کششی تغییرات قابل توجهی نداشته است. بیشترین نرخ جذب رطوبت در فیلم‌های سلولزی در ابتدای دیاگرام جذب حاصل گردید و نیز افزایش زمان انحلال موجب افزایش زاویه تماس قطره آب در لحظه برخورد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Zhu, S., Wu, Y., Chen, Q., Yu, Z., Wang, C., Jin, S., Ding, Y. and Wu, G., 2006. Dissolution of cellulose with ionic liquids and its application: A mini-review. Green Chemistry, 8(4), 325-327.

[2] Abdulkhani, A., Hojati Marvast, E., Ashori, A., Hamzeh, Y. and Karimi, A.N., 2013. Preparation of cellulose/polyvinyl alcohol biocomposite films using 1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride. International Journal of Biological Macromolecules, 62, 379-386.

[3] Niroomand, F., Khosravani, A. and Younesi, H., 2016. Fabrication and properties of cellulose-nanochitosan biocomposite film using ionic liquid. Cellulose, 23 (2):1311-1324.

[4] Wu, J., Zhang, J., Zhang, H., He, J., Ren, Q. and Guo, M., 2004. Homogeneous acetylation of cellulose in a new ionic liquid. Biomacromolecules, 5(2): 266–268.

[5] Pinkert, A., Marsh, K.N., Pang, S. and Staiger, M.P., 2009. Ionic liquids and their interaction with cellulose. Chemical Reviews, 109(12): 6712-6728.

[6] Yousefi, H., Nishino, T., Faezipour, M., Ebrahimi, G. and Shakeri, A., 2011. Direct Fabrication of all-Cellulose Nanocomposite from Cellulose Microfibers Using Ionic Liquid Based Nanowelding. Biomacromolecules, 12(11): 4080-4085.

[7] Segal, L., Creely, J, J., Martin, A. E. and Conrad, C. M., 1959. An Empirical Method for Estimating the Degree of Crystallinity of Native Cellulose Using the X-Ray Diffractometer. Textile Research Journal, 29(10), 786-794.

[8] Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting. Annual Book of ASTM Standard, D882-02, 2002.

[9] Lavorgna, M., Piscitelli, F., Mangiacapra, P. and Buonocore, G.G., 2010. Study of the combined effect of both clay and glycerol plasticizer on the properties of chitosan films. Carbohydrate Polymers, 82(2): 291-298.

[10] Abdollahi, M., Alboofetileh, M., Behrooz, R., Rezaei, M. and Miraki, R., 2013. Reducing water sensitivity of alginate bio-nanocomposite film using cellulose nanoparticles. International Journal of Biological Macromolecules, 54, 166-173.

[11] Adebajo, M.O. and Frost, R.L., 2004. Infrared and 13C-MAS nuclear magnetic resonance spectroscopic study of acetylation of cotton. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 60(1): 449–453.

[12] Mohebby, B., 2010. Application of ATR infrared spectroscopy in wood acetylation. Journal of Agricultural Science and Technology, 10, 253–259.

[13] Jonoobi, M., Harun, J., Mathew, AP., Hussein, M.Z.B. and Oksman, K., 2010. Preparation of cellulose nanofibers with hydrophobic surface characteristics. Cellulose, 17(2): 299–307.

[14] Duchemin, B.J., Mathew, A.P. and Oksman, K., 2009. All-cellulose composites by partial dissolution in the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium chloride. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 40(12): 2031-2037.

[15] Soheilmoghaddam, M., Wahit, M.U., Yussuf, A.A., Al-Saleh, M.A. and Whye, W.T., 2014. Characterization of bio regenerated cellulose/sepiolite nanocomposite films prepared via ionic liquid. Polymer Testing, 33, 121-130.

[16] De Siva, R., Vongsanga, K., Wang, X. and Byrne, N., 2015. Cellulose regeneration in ionic liquids: factors controlling the degree of polymerisation. Cellulose, 22 :2845-2849.

[17] Yousefi, H., Nishino, T., Shakeri, A., Faezipour, M., Ebrahimi, G. and Kotera, M., 2013. Water-repellent all-cellulose nanocomposite using silane coupling treatment. Journal of Adhesion Science and Technology, 27(12), 1324-1334.