بررسی اثراندود کاغذ با پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر و نانوذرات اکسید روی برروی خواص مکانیکی و ممانعتی آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار صنایع چوب و کاغذ، گروه سلولزی و بسته بندی، پژوهشکده شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران

2 استادیار شیمی آلی، گروه سلولزی و بسته بندی، پژوهشکده شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران

3 استادیار علوم و صنایع چوب و کاغذ ، گروه سلولزی و بسته بندی، پژوهشکده شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران

10.22034/ijwp.2023.1996426.1604

چکیده

این پژوهش با هدف بررسی اثر اندود کاغذ با پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر و نانوذرات اکسید روی برروی خواص مکانیکی و ممانعتی آن انجام شد. نانوذرات اکسید روی با استفاده از روش حالت جامد سنتز شدند و با تکنیک های XRD، SEM و TEM مورد شناسایی و آنالیز قرار گرفتند. نتایج نشان داد نانوذرات اکسیدروی از دانه بندی مناسب و نسبتا یکنواخت برخوردار و دارای مورفولوژی ورتزیت هگزاگونال بودند. از پلیمرهای زیست تخریب پذیر پلی وینیل الکل، کربوکسی متیل سلولز و نشاسته و مخلوط سه پلیمر با و بدون نانوذرات اکسید روی برای اندود و پوشش دهی کاغذ به اندازه 20 گرم در متر مربع استفاده شد. خواص ممانعتی کاغذ اندود شده نظیر نفوذپذیری نسبت به هوا (Gurley)، نفوذپذیری نسبت به بخار آب (WVTR) و نفوذپذیری نسبت به اکسیژن (OTR) اندازه گیری شد. نتایج نشان داد اندود کاغذ با پلیمر و نانوذرات اکسید روی موجب بهبود خواص ممانعتی می شود. سطوح شکست نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشاندهنده تشکیل لایه یکپارچه اندود بر روی کاغذ پایه و توزیع نسبتا یکنواخت نانوذرات اکسید روی در لایه اندود بود. خواص مکانیکی نمونه ها با انجام آزمون کشش استاتیک و آزمون مقاومت به ترکیدن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که خواص مکانیکی نمونه ها در اثر اندود افزایش یافت به طوریکه تیمار مخلوط پلی وینیل الکل، کربوکسی متیل سلولز و نشاسته به همراه نانوذرات اکسید روی بالاترین نتایج را به خود اختصاص داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Coles, R., McDowell, D. and Kirwan, M.J., 2003 .Food packaging technology. Oxford, U.K.: Blackwell Publishing. p 284.
[2] Kopacic, S., Walzl, A., Zankel, A., Leitner, E. and Bauer, W., 2018. Alginate and chitosan as a functional barrier for paper-based packaging materials. Coatings, 8:235-250.
[3] Ali, R. R., Rahman, W. W. A., Kasmani, R. M. and Ibrahim N., 2012. Starch based biofilms for green packaging. Internation Journal of Chemical, Molecular, Materials and Metallurgical Engineering, 6: 937-941.
[4] Leja, K. and Lewandowicz, G., 2010. Polymer biodegradation and biodegradable polymers. Polish Journal of Environment, 19: 255-266.
[5] Sharma, A., Kumawat, A., Chattopadhyay, S., Kanwar Khangarot, R.,  Misra R.D.K. and Misra, K. P., 2022 . Low temperature induced red-shift in violet-blue emission from Zn(Al, Ag)O nanoparticles. Advanced Performance Materials, 37: 1629-1638.
[6] Hu,X. L., Zhu, Y. J. and Wang, S. W., 2004. Sonochemical and microwave-assisted synthesis of linked single-crystalline ZnO rods. Advanced Performance Materials, 37: 1629-1638.
[7] Jiang, J., Pi, J. and Cai, J., 2018 . The Advancing of Zinc Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications. Bioinorganic Chemistry and Applications. Volume 2018 | Article ID 1062562  https://doi.org/10.1155/2018/1062562.
[8] Dehghani Firouzabadi, M. R. and Aliabadi, M., 2023 . The comparison of coated paper properties with cellulose nanofiber-zinc nanooxide and starch zinc nanooxide. Journal of forest and wood product, 75(4): 377-386, (In Persian).
[9] Agarwal, H., Venkat Kumar, S. and Rajeshkumar, S., 2017 . A review on green synthesis of zinc oxide nanoparticles – An eco-friendly approach. Resource-Efficient Technologies, 3:)4(,406-413
[10] Shi, L. E., Li, Z. H., Zheng, W., Zhao Y. F., Jin, Y. F. and Tang, Z. S., 2017 . Synthesis, antibacterial activity, antibacterial mechanism and food applications of ZnO nanoparticles: a review. Food Additives & Contaminants: Part A, 31: 173-186
[11] Nazarnezhad, N., Mohammadi, E., Rezanezhad, Sh. And Asadpour, Gh., 2021. Evaluation of Strength, Optical and Antibacterial Properties of Treated Papers by Chitosan and Nano Zinc Oxide. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 12: 145-162, (In Persian).
[12] ISO 15105-1:2007, Plastics - Film and sheeting - Determination of gas-transmission rate - Part 1: Differential-pressure methods.
[13] ISO 2528:2017, Sheet materials - Determination of water vapour transmission rate (WVTR) - Gravimetric (dish) method.
[14] ISO 5636-5:2013, Paper and board - Determination of air permeance (medium range) - Part 5: Gurley method.
[15]  ASTM D882-18, Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting.
[16]  ISO 2758:2014, Paper - Determination of bursting strength.
[17]  Li, X. H., Xing, W. L. Jiang, Y. H. and Ding, Y. L., 2010. Antibacterial and physical properties of poly (vinyl  chloride)-based film coated with ZnO nanoparticles. Food Science and Technology International. 16: 225.
[18]  Zeppa, C., Gouanve, F. and Espuche, E., 2009. Effect of a plasticizer on the structure of biodegradable starch clay nanocomposites: thermal, water sorption, and oxygen barrier properties. Journal of Applied Polymer Science. 112: 2044-2056.
[19] Voon, H. C.,  Bhat, R., Easa, A. M., Liong, M. T. and Karim, A. A., 2012. Effect of addition of halloysite nanoclay and SiO2 nanoparticles on barrier and mechanical properties of bovine gelatin films. Food Bioprocess Technology. 5: 1766 - 1774.