پديد آورنده :
بهادران، نوشين
عنوان :
ساخت و مشخصه يابي بيونانوكامپوزيت هيدروژلي ابرجاذب بر پايه نشاسته پيوند داده شده با پلي(اكريليك اسيد) و تقويت شده با نانوالياف سلولزي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
چهارده، 102ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
طيبه بهزاد، نسرين اعتصامي
توصيفگر ها :
هيدروژل ابرجاذب , نشاسته , نانوالياف سلولزي , نانوكامپوزيت , تورم
استاد داور :
روح اله باقري، لاله قاسمي
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/05/17
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
چكيده فارسي :
1 چكيده امروزه توجه بسياري از پژوهشگران به سوي مواد زيست سازگار و زيستتخريبپذير به منظور يافتن جايگزيني مناسب براي مواد سنتزي و مخرب محيط زيست جلب شده است در اين پژوهش سعي شده است كه با افزودن نانوالياف سلولزي خواص تورمي و مكانيكي مورد انتظار از نشاسته در تهيه نانوكامپوزيت هيدروژلي ابرجاذب از آن تا حد امكان ارتقا داده شود بدين منظور نانوالياف سلولزي با منشا چوب گياهان سوزني برگ خريداري شد در اين مطالعه هيدروژل خالص و نانوكامپوزيت هيدروژلي ابرجاذب بر پايه نشاسته پيوند داده شده با پلي اكريليك اسيد و تقويت شده با با مقادير مختلف نانوالياف سلولزي 1 3 5 7 9 Weight نسبت به نشاسته با استفاده از اتصالدهنده عرضي N N متيلن بيس اكريل آميد به روش محلولي در حضور آغازگر پتاسيم پرسولفات با انجام پليمريزاسيون راديكال آزاد مونومر اكريليك اسيد بر سطح نشاسته در مقادير بهينه سازي شده عوامل اوليه موثر جهت حصول بهترين نتايج تهيه شدند ژلهاي تهيه شده با نيتروژن مايع منجمد گرديدند و سپس به روش خشك كردن در حالت انجماد ابرجاذب پليمري تهيه و مشخصهيابي شد مقادير بهينهسازي شده براي مونومر و اتصالدهنده عرضي به ترتيب 3 65 gram AcrylicAcid 1gram Starch و 1 12 Weight نسبت به مونومرگزارش شد مقدار پلي اكريليك اسيد پيوندداده شده بر سطح نشاسته در تهيه هيدروژل با استفاده از روشهاي وزنسنجي 14 محاسبه شد از آنجايي كه نانوالياف سلولزي حاوي گروه هاي آبدوست است باعث بهبود رفتار تورمي هيدروژل به ويژه در مقدار 5 شد ميزان تورم براي هيدروژل حاوي 5 از نانوالياف سلولزي 523 gramWater gramabsorbent و براي هيدروژل خالص 312 gramWater gramabsorbent به دست آمد كه نشانگر حدود 76 بهبود ميباشد ميزان تورم درحضور نمكهاي مختلف با افزودن 5 نانوالياف سلولزي حدود 67 بهبود يافت و رفتار تورمي نسبت به pH هاي مختلف حدود 27 بهبود پيدا كرد استحكام فشاري و مدول يانگ در هيدروژل حاوي 5 نانواليافسلولزي 31 6 kPa و 3 36 اندازهگيري شد كه ارتقاي خواص مكانيكي نانوكامپوزيت هيدروژلي را به ترتيب در حدود 96 و 341 نشان ميداد دانسيته و ميزان حجم تورم بي بعد نانوكامپوزيت هيدروژلي حاوي 5 نانوالياف سلولزي3 1 31 gram centimeter و 82 925 بي بعد اندازهگيري و محاسبه شد بررسي رفتار سينتكي ظرفيت تورم باالتر و زمان مورد نياز كمتر براي رسيدن به شرايط تعادلي را براي نانوكامپوزيت هيدروژلي نشان ميداد عالوه بر آن پيروي خوب رفتار تورمي اين نانوكامپوزيت هيدروژلي از مدل سينتيكي شبه درجه دوم و ايزوترم جذب النگميوردر جذب يونهاي فلزي مس 2 Cu از محلول بررسي شد نتايج حاصل از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نيز تغييرات مورفولوژي نانوكامپوزيت در اثر افزودن نانوالياف سلولزي را به خوبي نشان داده است كلمات كليدي هيدروژل ابرجاذب نشاسته نانوالياف سلولزي نانوكامپوزيت تورم
چكيده انگليسي :
Synthesis and Characterization of Superabsorbent Bionanocomposite Hydrogel Based on Starch g Poly Acrylic Acid and Reinforced with Cellulose Nanofibers Nooshin Bahadoran n bahadoran@ce iut ac ir Chemical Engineering Department Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisores Dr Tayebeh Behzad Dr Nasrin EtesamiAbstractNowadays A huge amount a researchers have a special look on biocompatible and biodegradablematerials order to find appropriate alternatives for synthetic and environmentally hazardousmaterials In this study it has been tried by addition of cellulose nanofibers the expected swelling andmechanical properties of starch for production of super absorbent hydrogel nanocomposite has beenenhanced Thus cellulose nanofibres originated from wood of acicular leaf plants were prepared Inthis study pure hydrogel and super absorbent hydrogel based on Starch g Poly acrylic acid andreinforced by various amount of cellulose nanofibers 1 3 5 7 9 wt ratio to starch using N N methylene bisacrylamide cross linker by solution method in the presence of potassium persulphate asinitiator followed by the polimerization of free radical of acrylic acid monomer on the surface ofstarch in the condition of optimized initial effective parameters in order to obtain the best results were prepared The prepared gels were freezed using liquid nitrogen followed by the preparation andcharacterisation of super absorbent polymer drying in freezed state The optimized value of monomerand cross linker respectively were reported as 3 65 g acrylic acid 1 g starch and 1 12 wt comparedto monomer The amount of grafted poly acrylic acid on starch surface in hydrogel preparationmeasured using gravimetric methods was 41 Since the cellulose naofibres contain the hydrophilicgroups the swelling behaviour of the hydrogel specially for 5 was improved The swelling ofhydrogel containing the 5 of cellulose nanofibres was 523 gwater gabsorbent and for the pure hydrogelwas obtained 312 gwater gabsorbent showing 67 improvement The percentage of swelling in thepresence of various salts after adding the 5 of the cellulose nanofibres was enhanced about 76 andthe swelling behaviours was improved about 72 compared to different pHs Compressive strengthand Young s modulus of the hydrogel containing the 5 of the cellulose nanofibres were measured63 3 and 31 6 kPa indicating the enhancement of the mechanical properties of the hydrogelnanocomposite respectively about 69 and 140 The density and the amount of swelled volume dimensionless of the hydrogel nanocomposite containing 5 of cellulose nanofibres were calculatedand measured as 1 01 g cm3 and 529 28 Kinetic study revealed higher swelling capacity and lessrequisite time to obtain equilibrium condition for the hydrogel nano composite In addition the goodagreement of the swelling behaviour of this hydrogel nanocomposite was investigated using second order kinetic model and Langmuir adsorption isotherm in adsorption of copper ions Cu 2 Theresults obtained from scanning electron microscopy represented the morphological changes of thenanocomposite sue to the addition of cellulose nanofibres well Keyword Superabsorbent Hydrogel Starch Cellulose nanofibers Nanocomposite Swelling
استاد راهنما :
طيبه بهزاد، نسرين اعتصامي
استاد داور :
روح اله باقري، لاله قاسمي
