پديد آورنده :
احمدي، مبينا
عنوان :
اصلاح سطح نانو الياف سلولزي استخراج شده از ساقه گندم جهت تقويت كامپوزيت پلي اتيلن سبك - نشاسته گرمانرم
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
دوازده، 133ص.: مصور
استاد راهنما :
طيبه بهزاد، روح الله باقري
استاد مشاور :
مهران غياثي
توصيفگر ها :
بيو نانوكامپوزيت , تخريب پذيري
استاد داور :
سعيد نوري خراساني، اكبر خدامي
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/01/21
چكيده فارسي :
چكيده پلي اتيلن سببك كه به سختي در محيط زيست تخريب ميشود يكي از ترموپالستهاي تجاري است كه سريع ترين رشد مصرف را دارد مصبرف مداوم پلي اتيلن در كاربردهاي مختلف منجر به رشبد آلودگي زيست محيطي گرديده است براي غلبه بر اين مشكل تول يد پلي اتيلن با زيسببت تخريب پذيري باال امري ضبببروري اسبببت به اين منظور نشببباسبببته كه يكي از پركاربردترين بيو پليمرها در صبببنعت ب ترموپالستيك است به پلي اتيلن اضافه ميشود ولي هنوز خواص مكانيكي و تخريب پذيري در حد مطلوب نيست بنابراين نانو الياف سلولز به عنوان تقويت كننده براي بهبود خواص مكانيكي و تخريب پذيري به آلياژ پلي اتيلن سببك نشباسته گرمانرم افزوده مي شود به دليل طبيعت آبدوسبت اين نانو الياف به طور معمول در اغلب پليمرهاي قطبي قابليت اختالط دارند در نتيجه اصبالح سطح اين نانو الياف براي بهبود سازگاري با ماتريس هاي آب گريز امري ضروري به نظر مي رسد در اين پژوهش نانو الياف سلولز به طريق شيميايي مكانيكي از سباقه گندم اسبتخراج شبد تصاوير FE SEM از نانو الياف سلولزي نشان داد كه نانو الياف به دست آمده متوسط قطر72 نانومتر و نسبت طول ببه قطر در محدوده ي 56 54 نانومتر دارند سبببپس در حنبببورنانو الياف سبببلولزي پليمريزاسبببيون راديكال آزاد مونومرهاي متيل متاكريالت و بوتيل اكريالت به وسيله آغازگر سريم آمونيوم نيترات به صورت جداگانه انجام شد الزم به ذكر است كه شرايط بهينه براي انجام اين پليمريزاسببيون از مقاالت اسببتخراج شببده اسببت كه بهترين دما براي افزايش بيشببترين پيوند دماي 35 C غلظت مونومر 41 mmol gr CNF و غلظت آغازگر 3 2 mmol dm و زمان 121 min مي باشببد همچنين نانو الياف سببلولزي به وسببيله اسببتيك انيدريد و در حنبور كاتاليزور پيريدين اسبتيل دار شد نتايج آزمون هاي وزن سنجي و XPS بر روي نانو الياف اصالح شده نشان داد كه پلي متيل متاكريالت بيشترين پيوند زني را بر روي سطح نانو الياف سلولزي داشته است بيشترين راندمان پيوند زني 9 69 از پلي متيل متاكريالت بر روي نانو الياف سبلولزي به دسبت آمد نتايج آزمون TOF SIMS بر روي سبطح نانو الياف سلولزي اصالح شده پ يوند زني موفق را تاييد كرد آناليز حرارتي نانو الياف قبل وبعد از اصبالح به وس بيله TGA انجام ش بد كه نشبان داد پس از اص بالح نمونه ها به ب ب ب وسيله برس هاي پليمري دماي تخريب حرارتي نزديك 41 C ونمونه ي استيل دار شده 21 C نسبت به نمونه ي اصالح نشده افزايش يافته است آزمون پراش پرتو ايكس به منظور بررسي ميزان بلورينگي پس از اصالح سطح انجام شد نتايج اين آزمون نشان داد نمونه ي اصالح شبده با پلي بوتيل اكريالت و پلي متيل متاكريالت به ترتيب 77 و45 كاهش بلورينگي نسببت به نمونه ي اصبالح نشبده را نشان داد بيشبترين آب گريزي پس از اصبالح براي نانو الياف اصالح شده با برس پليمري متيل متاكريالت مي باشد به گونه اي كه زاويه تماس اين نمونه با آب 51 111 اندازه گيري ش بد در نهايت بيونانوكامپوزيت هايي شبامل پلي اتيلن س ببك به عنوان ماتريس نش باس بته گرمانرم به بب ب ب ب عنوان فاز پراكنده پلي اتيلن گرافت شده با ماليك انيدريد به عنوان سازگاركننده و مقادير مختلف نانو الياف سلولزي اصالح شده 5 1 به عنوان پركننده به صورت جداگانه آماده شد افزودن نانو الياف اصالح شده منجر به كاهش جذب آب و كاهش تخريب پذيري شد به گونه اي كه نمونه ي حاوي 5 درصب بد نانو الياف اصب بالح شب بده با پلي متيل متاكريالت تنها 81 1 كاهش وزن در زير خاك و 5 81 ب ب ب كاهش جذب آب نسببت به نمونه ي حاوي 5 درصبد نانو الياف بدون اصبالح از خود نشان داد بهبود خواص مكانيكي در اثر افزودن نانو الياف اصبالح شبده در آزمون كشش مشاهده گرديد افزودن 5 نانو الياف سلولزي اصالح شده با پلي متيل متاكريالت منجر به افزايش 811 در مدول يانگ 22 ازدياد طول تا نقطه شبكسبت و6 61 در اسبتحكام كششي نسبت به نمونه ي حاوي 5 نانو الياف سلولزي بدون اصالح شده است واژگان كليدي نانو الياف سلولزي اصالح شده بيو نانو كامپوزيت تخريب پذيري
چكيده انگليسي :
134 Surface Modification of Extracted Cellulose Nanofibers fromWheat Straw to Reinforce Low Density Polyethylene Thermoplastic Starch Composites Mobina Ahmadi m ahmadi604@yahoo com 16 January 2016 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Tayebe Behzad tbehzad@cc iut ac ir Rouhollah Bagheri bagheri@cc iut ac ir Abstract Polyolefins have significantly obtained a main position in packaging industry because of their low cost light weight required properties and low energy consumption during their processing To overcome thisproblem production of degradable and biodegradable polyethylene is necessary Starch is a widely usedpolymer in thermoplastic applications because of its biodegradability Cellulose is the most availablebiopolymer on earth occurring in wood and other lignocellulosic sources which can be isolated as nanofibersto reinforce composites The main challenges in using CNF are associated with the high polarity of cellulosewhich reduce the usage of nonpolar polymeric matrix Consequently CNF modification is essential in orderto limit this phenomenum and open new applications by creating compatibility with poly ethylene matrice Inthis study Cellulose nanofibers were isolated from wheat straw by a chemical mechanical procedure themorphology and size distribution of nanofibers were characterized using FE SEM The average diameter andaspect ratio of nanofibers were obtained to be 27 nm and about 45 65 respectively The free radicalpolymerization of methyl methacrylate and butyl acrylate monomers was separately done at the presence ofcellulose nanofibers by using cerium ammonium nitrate as initiator It is necessary to mention that the optimumtemperature monomer concentration initiator concentration and time for polymerization are respectively35 C 40 mmol gr CNF 2 mmol dm3 and 120 min Also cellulose nanofiber was acetylated by aceticanhydride Maximum grafting efficiency of 96 5 was observed for poly methyl methacrylate based on theresults of gravimetric and XPS analysises on the modified nanofibers Successful grafting on the cellulosenanofibers surface was confirmed by TOF SIMS analysis TGA thermal analysis of nanofibers before and aftermodification showed that thermal degradation increased 40 C and 20 C respectively for modified nanofiberby polymer brush and acetylated nanofibers compared to the unmodified nanofibers XRD analysis wasperformed after surface modification to determine the amount of crystallinity Modified nanofibers with poly butyl acrylate and poly methyl methacrylate respectively showed 77 and 54 lower crystallinitycompared to unmodified nanofiber Most hydrophobicity after surface modification was observed for poly methyl methacrylate grafted nanofibers with contact angle of 100 15 These mentioned properties are highlysuitable for using cellulosic nanofibers and modified cellulose nanofibers in polymeric nanocomposites In thisresearch the effect of bio nanofibers on physical and mechanical properties ofpolyethylene starch polyethylene grafted maleic anhydride blend was investigated Nanocomposites reinforcedwith different amounts of CNF and modified CNF from 1 to 5 were prepared using a twin screw extruder To evaluate the mechanical performance of nanocomposites tensile properties were measured It was observedthat by increasing modified CNF content tensile strength Young s modulus and elongation at break were wasincreased compared to CNF nanocomposite In addition water absorption and degradability under soil wasdecreased with adding modified CNF in nanocomposites Key words Wheat straw Cellulose nanofibers Total crystallinity index optimizing nanocomposite degradability
استاد راهنما :
طيبه بهزاد، روح الله باقري
استاد مشاور :
مهران غياثي
استاد داور :
سعيد نوري خراساني، اكبر خدامي
