بررسی ویژگی‌های مقاومتی و نوری کاغذهای تیمار شده با نانو مواد کریستال سلولز و اکسید روی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو کارشناسی ارشد گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

3 استادیار گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

چکیده
در این پژوهش تأثیر تیمارهای مختلف نانو مواد کریستال سلولز (NCC) و اکسید روی (ZNO) بر روی خواص مقاومتی و نوری کاغذهای ساخته شده بررسی شد. برای این کار نانومواد با شرایط مشخص (نانو کریستال ‌سلولز 4 و6 درصد و نانو ‌اکسید روی 3 درصد) در طی ساخت کاغذ به خمیر کاغذ افزوده شدند. از پلی ‌اکریل آمید کاتیونی به عنوان کمک نگه دارنده نانو مواد در ساخت کاغذ استفاده شد. نتایج حاصل از آزمایش‌ها نشان داد که ویژگی‌های مقاومتی (شاخص مقاومت به کشش، ترکیدن و پارگی) کاغذهای تیمار شده افزایش یافته است؛ البته تأثیر افزایش درصد نانو کریستال سلولز بر افزایش مقاومت‌ها بارزتر بوده است. همچنین درجه روشنی کاغذهای تیمار شده نیز با افزودن نانو مواد افزایش یافته است که نانو اکسید روی بدلیل ویژگی ساختاری خود تأثیر بیشتری در افزایش درجه روشنی داشته است. درجه ماتی کاغذهای تیمار شده در ترکیب دوگانه نانو مواد با خمیر کاغذ نسبت به نمونه شاهد افزایش یافته است اما زمانی که نانو مواد به صورت تک به تک به خمیر کاغذ افزوده شدند، نانو اکسید روی عملکردی به مراتب بهتر از نانو کریستال سلولز داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Rezaei, Z. and Yousefi, H., 2014. Applications of nano-chitin and nano-chitosan. Nano Science and Technology Conference. Payame Noor University of Gorgan, 1-10. (In Persian).
[2] Irimia-Vladu, M., 2014. “Green” electronics: biodegradable and biocompatible materials and devices for sustainable future. Chemical Society Reviews, 43(2): 588-610.
[3] Tatari, A.A. and Shekarian, A., 2014. The Importance of Cellulose Derivatives in the Production of Biodegradable Films for Food Packaging. Journal of Applied Science and Technology, 5(19): 22-31.
[4] Xua, Q., Gaoa, Y., Qina, M., Wua, K., Fua, Y. and Zhaob, J., 2013. Nanocrystalline cellulose from aspen kraft pulp and its application in deinked pulp. International Journal of Biological Macromolecules, 60: 241-247.
[5] Silva, D., Almeida, J.M., Oliveira, R.C., Silva, J.C. and Neto, B.M., 2013. The use of polyelectrolyte with cellulose nanocrystals association as an alternative to improve paper strength. O Papel, 74(3): 51–56.
[6] Cha, R., Wang, C., Cheng, S., He, Z. and Jiang, X., 2014. Using carboxylated nanocrystalline cellulose as an additive in cellulosic paper and poly (vinyl alcohol) fiber paper. Carbohydrate Polymers, 110: 298–301.
[7] Hassan, M.L., 2014. Cellulose nanocrystals and carboxymethyl cellulose from olive stones and their use to improve paper sheets properties. Inernational Journal Nanoparticles, 7(3/4): 261-277.
[8] Salam, A., Lucia, L.A. and Jameel, H., 2013. A novel cellulose nanocrystals-based approach to improve the mechanical properties of recycled paper. ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 1(12): 1584–1592.
[9] Jalali, T.H., Zare, B.S., Ramezani, O. and Rudi, H., 2016. Effect of nano silica and cationic polyacrylamide on retention, drainage and strength properties of recycled paper from OCC. Forest and Wood Products, 68(4): 771-784. (In Persian)
[10] Elen, K., Murariu, M., Peeters, R, Dubois, Ph., Mullens, J., Hardy, A. and Van Bael, M. K., 2011. Towards high- performance biopackaging: barrier and mechanical properties of dual-action polycaprolactone/zinc oxide nanocomposites. Polymers Advanced Technologies, 23(10): 1422–1428.
[11] Noushirvani, N., Ghanbarzadeh, B. and Entezami, A.A., 2012. Effect of cellulose nanocrystal and polyvinyl alcohol on the physical properties of starch based bionanocomposite films.Iranian Journal of Nutrition Sciences and Food Technology, 7(1): 63-74.
[12] Vaezi, Kh., Asadpour, G. and Sharifi, H., 2019. Effect of ZnO nanoparticles on the mechanical, barrier and optical properties of thermoplastic cationic starch/montmorillonite biodegradable films. International Journal of Biological Macromolecules, 124: 519-529.
[13] Vigneshwaran, N., Kumar, S., Kathe, A.A., Varadarajan, P.V. and Prasad, V., 2006. Functional finishing of cotton fabrics using zinc oxide soluble starch nano composites. Nanotechnology, 17(20): 5087-5095.
[14] Eriksson, M., Notley, S.M. and Wagberg, L.J., 2005. The influence on paper strength properties when building multilayers of weak polyelectrolytes onto wood fibres. Journal of Colloid and Interface Science. 292: 38-45.
[15] Sodeif, B., Nazarnezhad, N. and Sharifi,S.H., 2019. Investigation of mechanical and optical properties of papers coated with Polycaprolactone - Nanocrystalline cellulose - zinc oxide Nanoparticle. Wood and Paper science research, 34(1): 31-46.
[16] Mirshokraei, S.A., 2004. Pulp and paper technologists, 2th Ed., Ayig, Tehran, 501 p. (In Persian).
[17] Marvizadeh, M.M., Oladzadabbasabadi, N., Mohammadi Nafchi, A. and Jokar,M., 2017.  Preparation and characterization of bionanocomposite film based on tapioca starch/bovine gelatin/nanorod zinc oxide. International Journal of Biological Macromolecules, 99: 1-7.
[18] Molaei, M., Azadfallah, M., Hamzeh, Y. and Khodaeian Chegini, F., 2015. The effect of chitosan – poly (vinyl alcohol) coatings on strength and barrier properties of packaging paper. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 30(2): 330-340. (In Persian).
[19] Jamshidi Kaldakahi, N., Ghanbarzadeh, B., Dehghannia, J., Soti, M. and Entezami, A.A., 2014. Study of the mechanical, optical and surface hydrophilic properties of nanocomposites based on Modified Structure Nanocrystalline Cellulose-Titanium Dioxide Nanoparticles. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 10(3): 249-265. (In Persian).
[20] Tanaka, A.E., Hiltunen, A. and Niskanen, K., 2001. Inter-fiber bonding effects of beating, starch or filler. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 16(4): 306-312.
[21] Mohamadzadeh Saghavaz, K. and Resalati, H., 2013. Investigating the Effect of Using Ground Calcium Carbonate (GCC) and Clay Fillers on the Paper Properties. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 20(3): 111-124. (In Persian).
[22] Mirshokraei, S.A., 2007. paper chemistry, 2th Ed., Ayig, Tehran, 184 p. (In Persian).
[23] Hubbe, M., 2006. Bonding between cellulosic fibers in the absence and presence of dry-strength agent-A review. Bioresource, 1: 281-318.