تولید وارزیابی خواص نانوالیاف سلولز خشک شده توسط آون با قابلیت پراکنش مجدد درآب

چکیده:سابقه و هدف: نانوالیاف سلولز (CNF) به دلیل خواص منحصربه فردی چون استحکام مکانیکی بالا، سطح ویژه وسیع، زیست پایه بودن، زیست سازگار بودن و زیست تخریب پذیر بودن، پتانسیل بالایی برای کاربرد در صنایع مختلفی همچون ساختمان، خودرو سازی، الکترونیک، فیلتراسیون هوا، آب و گاز، کاغذ و بسته بندی، نساجی، لوازم ورزشی، پزشکی و مهندسی پزشکی، صنایع غذایی، رنگ و پوشش، هوا و فضا و سایر موارد دارند. از طرفی می دانیم که روش های تولید معرفی شده برای این نانوماده با ارزش تا کنون، تر بوده لذا نانوماده اولیه همراه با آب زیاد (عمدتا ۹۸ درصد) تولید و عرضه می شود. از طرفی، عرضه متداول این ماده به صورت سوسپانسیون یا ژل آبی با غلظت پایین، چالش های عمده ای از جمله هزینه های حمل ونقل و ذخیره سازی بالا و خطر فساد میکروبی را به همراه دارد. بنابراین خشک کردن راه حلی ایده آل برای غلبه بر این چالش هاست، اما فرآیند خشک کردن حرارتی و معمولی معمولا منجر به پدیده دلمگی یا تشکیل پیوندهای هیدروژنی برگشت ناپذیر بین نانوالیاف و از دست دادن قابلیت پراکنش مجدد آن ها در آب می شود. این پژوهش با هدف غلبه بر این مانع، به تولید نانوسلولز خشک با قابلیت پراکنش مجدد در آب با استفاده از افزودنی کربوکسی متیل سلولز (CMC) انجام شد.مواد و روشها: مواد مورد استفاده در این پژوهش ژل نانوالیاف سلولز تهیه شده از شرکت دانش بنیان نانونوین پلیمر و کربوکسی متیل سلولز تهیه شده از شرکت دکتر مجللی می باشد. جهت ساخت نمونه ها، سوسپانسیون یا ژل نانوالیاف سلولز با مقادیر مختلف (CMC) (۱، ۲، ۳، ۵، ۱۰ و ۱۵ درصد) مخلوط و توسط آون معمولی (دمای ۷۰ درجه سانتی گراد) خشک شدند. سپس قابلیت بازپراکنش نانوالیاف سلولز خشک شده در آب و خواص فیزیکوشیمیایی ژل حاصل، با استفاده از آزمون های رئولوژی، FTIR، XRD، FE-SEM و کشش مورد ارزیابی و با نمونه شاهد (CNF هرگز خشک نشده) مقایسه شد.نتایج: نتایج نشان داد که حضور CMC به طور موثری از دلمگی برگشت ناپذیر جلوگیری کرده و پراکنش مجدد کامل را ممکن می سازد. نمونه حاوی ۲ درصد CMC (CNF۲%) به عنوان نمونه بهینه شناسایی شد، چرا که خواص ویسکوزیته و مقاومت کششی آن اختلاف آماری معنی داری با نمونه شاهد نداشت و تصاویر FE-SEM توزیع یکنواخت و عدم تجمع شدید نانوالیاف را تایید کرد. آنالیزهای FTIR و XRD نیز تغییر شیمیایی نامطلوب یا تخریب ساختار کریستالی سلولز را نشان ندادند. این پژوهش راهکاری عملی، مقرون به صرفه و مقیاس پذیر برای تولید نانوسلولز خشک ارائه می دهد که می تواند موانع لجستیکی و صنعتی سازی این نانوماده ارزشمند را مرتفع سازد.کلیدواژه: نانوالیاف سلولز(CNF) ،کربوکسی متیل سلولز (CMC)،خشک کردن حرارتی، پراکنش مجدد.

کلیدواژه ها:

نانوالیاف سلولز(CNF) ، کربوکسی متیل سلولز (CMC) ، خشک کردن حرارتی ، پراکنش مجدد