اثر کائولینیت بر ویژگی های سوپرجاذب لیگنوسلولزی حاصل از نرمه الیاف کارتن های کنگره ای کهنه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

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

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

چکیده

نمونه‌ای از کاربردهای با ارزش افزوده زیاد برای نرمه‌ها و قطعات لیگنوسلولزی الیاف کارتن‌های کنگره‌ای کهنه می‌تواند تولید سوپرجاذب‌ها باشد. اما از آنجایی که جذب آب در سوپرجاذب‌ها باعث افت شدید خواص مقاومتی می‌گردد و افزودن مواد اتصال دهنده شیمیایی باعث افزایش هزینه‌ها و مشکلات زیست‌محیطی می‌شود، لذا در این پژوهش تلاش شد تا با استفاده از ذرات معدنی جاذب مانند کائولینیت در ساختار سوپرجاذب، ویژگی‌های مکانیکی آن بهبود یابد. بر همین اساس، تصاویر میکروسکوپی الکترونی، طیف‌های اشعه ایکس و قابلیت جذب آب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد سوپرجاذب طبیعی تولیدی بدون هیچ گونه ماده شیمیایی قابلیت جذب آب تا بیش از 30 برابر وزن خود را داشته است. در نهایت مشاهده شد که با افزودن مقادیر زیاد کائولینیت میزان جذب آب کاهش یافت، اما افزودن مقدار مناسب کمتری (5%) از کائولینیت باعث بهبود ویژگی مکانیکی سوپرجاذب گردید، بدون اینکه میزان جذب آب کاهش معنی داری پیدا کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Pourjavadi, A., Ayyari, M. and Amini-Fazl, M. S., 2008. Taguchi optimized synthesis of collagen-g-poly (acrylic acid)/kaolin composite superabsorbent hydrogel, European Polymer Journal, 44(4): 1209-1216.
[2] Shen, X., Shamshina, J. L., Berton, P., Gurau, G. and Rogers, R. D., 2016. Hydrogels based on cellulose and chitin: fabrication, properties, and applications. Green Chemistry, 18(1): 53-75.
[3].Cai, W. and Gupta, R. B., 2002. Hydrogels, in: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Ed., vol.13, 729-754.
[4] Pinkert, A., Marsh, K.N., Pang, S. and Staiger, M.P., 2009. Ionic liquids and their interaction with cellulose, Chemical Reviews, 109, 6712-6728.
[5] Khosravani, A., Pourjafar, M. and Behrooz, R., 2016.  Using fines and fiber fraction wastes of papermaking mill to produce cellulose film and derivatives, Iran Patent NO.87591.
[6] Khosravani, A., Pourjafar, M. and Behrooz, R., 2018. The effect of lignin on processing and properties of lignocellulose material recovered by ionic liquid. In: IOP Conference Series: Material Science and Engineering, Vol. 368, 012029. doi:10.1088/1757-899X/368/1/012029.
[7] Simmons, T.J., Lee, S.H., Miao, J., Miyauchi, M., Park, T.J., Bale, S.S., Pangule, R., Bult, J., Martin, J.G., Dordick, J.S. and Linhardt, R J., 2011. Preparation of synthetic wood composites using ionic liquids. Wood science and technology, 45(4): 719-733.
[8] Fort, D.A., Remsing, R.C., Swatloski, R.P., Moyna, P., Moyna, G. and Rogers, R. D., 2007. Can ionic liquids dissolve wood? Processing and analysis of lignocellulosic materials with 1-nbutyl-3-methylimidazolium chloride. Green Chemistry, 9(1): 63-69.
[9] Castellano, M., Turturro, A., Riani, P., Montanari, T., Finocchio, E., Ramis, G. and Busca, G., 2010. Bulk and surface properties of commercial kaolins. Applied Clay Science, 48(3): 446-454.
[10].Bao, Y., Ma, J.Z. and Li, N., 2011. Synthesis and swelling behaviors of sodium carboxymethyl cellulose-g-poly (AA-co-AM-co-AMPS)/MMT superabsorbent hydrogel. Carbohydrate Polymers, 84: 76–82.
[11]. Mu, Y., Du, D., Yang, R. and Xu, Z., 2015. Preparation and performance of poly (acrylic acid–methacrylicacid)/ montmorillonite microporous superabsorbent nanocomposite. Materials Letters, 142: 94-96.
[12] .Soheilmoghaddam, M., Wahit, M.U., Whye, W.T., Akos, N.I., Pour, R.H. and Yussuf, A.A., 2014. Bionanocomposites of regenerated cellulose/zeolite prepared using environmentally benign ionic liquid solvent. Carbohydrate polymers, 106: 326-334.
[13].Liang, X., Qu, B., Li, J., Xiao, H., He, B. and Qian, L., 2015. Preparation of cellulose-based conductive hydrogels with ionic liquid, Reactive & Functional Polymers, 86: 1-6.
[14] .Segal, L., Creely, J., Martin, A. and Conrad, C., 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.
[15] .Abdel-Halim, E.S. and Al-Deyab, S.S., 2014. Preparation of poly (acrylic acid)/starch hydrogel and its application for cadmium ion removal from aqueous solutions. Reactive and Functional Polymers, 75: 1-8.
[16] .Niroomand, F., Khosravani, A. and Younesi, H., 2016. Fabrication and properties of cellulose-nanochitosan biocomposite film using ionic liquid. Cellulose, 23(2): 1311-1324.
[17] .Abdulkhani, A., Marvast, E.H., Ashori, A. and Karimi, A.N., 2013. Effects of dissolution of some lignocellulosic materials with ionic liquids as green solvents on mechanical and physical properties of composite films. Carbohydrate Polymers, 95(1): 57-63.
[18] .French, A.D. and Cintrón, M.S., 2013. Cellulose polymorphy, crystallite size, and the Segal crystallinity index. Cellulose, 20(1): 583-588.
[19] .Jia, H., Bai, X. and Zheng, L., 2011. Facile preparation of CaCO3 nanocrystals with unique morphologies controlled by supramolecular complexes. CrystEngComm, 13(24): 7252-7257.
[20] .Ciolacu, D., Oprea, A.M., Anghel, N., Cazacu, G. and Cazacu, M., 2012. New cellulose–lignin hydrogels and their application in controlled release of polyphenols. Materials Science and Engineering: C, 32(3): 452-463.
[21] .Rosa, M. F., Medeiros, E.S., Malmonge, J.A., Gregorski, K.S., Wood, D.F., Mattoso, L.H.C., Glenn G., Orts, W.J. and Imam, S.H., 2010. Cellulose nanowhiskers from coconut husk fibers: Effect of preparation conditions on their thermal and morphological behavior. Carbohydrate Polymers, 81(1): 83-2.
[22] .Tang, Y., Shen, X., Zhang, J., Guo, D., Kong, F. and Zhang, N., 2015. Extraction of cellulose nano-crystals from old corrugated container fiber using phosphoric acid and enzymatic hydrolysis followed by sonication. Carbohydrate Polymers, 125: 360-366.
[23] .Oun, A.A. and Rhim, J. W., 2016. Isolation of cellulose nanocrystals from grain straws and their use for the preparation of carboxymethyl cellulose-based nanocomposite films. Carbohydrate Polymers, 150: 187-200.
[24] .Sain, M. and Panthapulakkal, S., 2006. Bioprocess preparation of wheat straw fibers and their characterization. Industrial Crops and Products, 23(1): 1-8.
[25] .Alemdar, A. and Sain, M., 2008. Isolation and characterization of nanofibers from agricultural residues–wheat straw and soy hulls. Bioresource Technology, 99(6): 1664-1671.
[26] .Sirousazar, M., Kokabi, M., Hassan, Z.M. and Bahramian, A.R., 2012. Mineral kaolinite clay for preparation of nanocomposite hydrogels. Journal of Applied Polymer Science, 125(S1): E122-E130.
[27] .Sahnoun, R.D. and Bouaziz, J., 2012. Sintering characteristics of kaolin in the presence of phosphoric acid binder. Ceramics International, 38(1): 1-7.
[28] .Gao, J., Yang, Q., Ran, F., Ma, G. and Lei, Z., 2016. Preparation and properties of novel eco-friendly superabsorbent composites based on raw wheat bran and clays, Applied Clay Science, 132: 739-747.
[29] .Roy, S., Kar, S., Bagchi, B. and Das, S., 2015. Development of transition metal oxide–kaolin composite pigments for potential application in paint systems. Applied Clay Science, 107: 205-212.
[30] .Aalaie, J., Vasheghani-Farahani, E., Rahmatpour, A. and Semsarzadeh, M.A., 2008. Effect of montmorillonite on gelation and swelling behavior of sulfonated polyacrylamide nanocomposite hydrogels in electrolyte solutions. European Polymer Journal, 44(7): 2024-031.
[31] .Lee, W.F. and Chen, Y.C., 2004. Effect of bentonite on the physical properties and drug‐release behavior of poly (AA‐co‐PEGMEA)/bentonite nanocomposite hydrogels for mucoadhesive. Journal of Applied Polymer Science, 91(5): 2934-2941.
[32] .Zhang, J. and Wang, A., 2007. Study on superabsorbent composites. IX: synthesis, characterization and swelling behaviors of polyacrylamide/clay composites based on various clays. Reactive and Functional Polymers, 67(8): 737-745.