شماره مدرك
21304
شماره راهنما
18236
پديد آورنده
طاهري گشنيگاني، زينب
عنوان
پوششدهي نانوذرههاي كلسيمكربنات بيوژنيك بهدستآمده از پوستهي تخممرغ با رنگدانههاي آلي و طبيعي و بررسي كاربرد آنها بهعنوان نانوپركننده و نانورنگدانه در آميزههاي پليوينيل كلريد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
نانوشيمي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
بيست و دو، 135ص. : مصور، جدول، نمودار.
توصيفگر ها
كلسيم كربنات بيوژنيك , پوسته تخم مرغ , رنگدانه هاي آلي , رنگدانه هاي طبيعي , كوئين آكريدون , نيل , رنگ اورامين , عصاره گل انار فارسي , پلي وينيل كلريد , نانوپركننده , نانورنگدانه , الكتروريسي , پرس گرم
تاريخ ورود اطلاعات
1405/07/18
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
شيمي
دانشكده
شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/07/20
كد ايرانداك
23246520
چكيده فارسي
كلسيمكربنات ) ،(CaCO3يكي از فراوانترين پركنندههاي معدني است كه در صنعت پلاستيك براي انواع رزينهاي پليمري
استفاده ميشود. در طبيعت، كلسيمكربنات به عنوان يك ماده معدني در سنگهاي رسوبي مانند سنگ آهك، گچ و سنگهاي مرمر
دگرگون شده وجود دارد كه از معادن استخراج ميشوند. يك روش جايگزين براي به دست آوردن كلسيمكربنات، استفاده از پسماندهاي
بيوژنيك مانند پوسته تخممرغ و صدف است كه حاوي مقادير بالاي كلسيمكربنات هستند.
در اين پژوهش، نانوذرههاي كلسيمكربنات بيوژنيك از پوستههاي تخممرغ تهيه شده و سپس سطح آنها با رنگدانههاي آلي و
طبيعي پوشش داده شد تا بهعنوان نانوپركننده و نانورنگدانه در تهيه آميزههايي بر پايه پليوينيلكلريد ) (PVCاستفاده شوند. نانوذرههاي
كلسيمكربنات حاصل از پوسته تخممرغ از طريق آسياب مكانيكي تهيه و با استفاده از آزمونهاي پراش پرتو- ،(XRD) Xطيفسنجي
فروسرخ تبديل فوريه ) ،(FT-IRآزمون گرماوزنسنجي ) ،(TGAميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني ) (FE-SEMو
طيفسنجي پراش انرژي پرتو- (EDX) Xمشخصهيابي شدند. نتايج، تشكيل فاز بلوري كلسيت با ويژگيهاي شيميايي و مورفولوژيكي
مطلوب را تأييد كردند.
در ادامه، نانوذرههاي كلسيمكربنات با رنگدانههاي كوئينآكريدون، نيل، اورامين Oو عصاره گلانار فارسي، از طريق فرآيندهاي
هيدروترمال )گرمابي( و آسياب تر )مرطوب(، پوششدهي شدند. نتايج حاصل از مشخصهيابي ذرههاي پوششدادهشده با استفاده از
آزمونهاي ،FE-SEM ،TGA ،FT-IR ،XRDطيفسنجي انعكاسي ) ،(UV-Vis DRSميكروسكوپ الكتروني عبوري ) (TEMو
تعيين مساحت سطح ويژه با استفاده از روش BETو ايزوترم هاي جذب و واجذب، تثبيت موفقيتآميز رنگدانهها بر سطح ذرهها را تأييد
كرد، اين در حالي است كه ساختار بلوري و پايداري گرمايي كلسيمكربنات حفظ شده است.
بهمنظور بررسي قابليت استفاده از نانوپركنندههاي تهيهشده در صنايع پليمري، نمونههاي PVCحاوي اين نانوپركنندهها به دو روش
الكتروريسي و اختلاط مذاب تهيه شدند. در روش نخست، بهمنظور دستيابي به نانوالياف يكنواخت ،PVCپارامترهاي فرآيند الكتروريسي
شامل غلظت پليمر، نسبت حلال، ولتاژ اعمالي، سرعت جريان و فاصله نوك سوزن تا جمعكننده بهينهسازي شدند. سپس نانوپركنندههاي
كلسيمكربنات رنگي به محلول PVCاضافه شدند. نتايج نشان دادند كه نوع رنگدانه و مقدار نانوپركننده، تأثير قابلتوجهي بر رفتار
الكتروريسي و تشكيل الياف دارند.
در روش دوم، نانوپركنندههاي سنتزشده از طريق اختلاط مذاب با استفاده از مخلوطكن داخلي به ساختار PVCافزوده شده و پس از
آن با فرآيند پرسگرم، صفحههاي پليمري مورد نياز براي بررسيهاي تكميلي تهيه شدند. تهيه موفقيتآميز نمونههاي PVCحاوي
نانوپركنندههاي كلسيمكربنات بيوژنيك رنگي، امكان استفاده از كلسيمكربنات حاصل از پوسته تخممرغ را بهعنوان يك پركننده عملكردي
پايدار در آميزههاي پليمري نشان داد. به طور كلي، نتايج اين پژوهش يك راهكار سازگار با محيطزيست براي ارزشآفريني از پوسته
تخممرغ و توسعه نانوپركنندههاي بيوژنيك رنگي با قابليت كاربرد در آميزههايي بر پايه PVCارائه ميدهد.
كلمات كليدي: كلسيمكربنات بيوژنيك، پوسته تخممرغ، رنگدانههاي آلي، رنگدانههاي طبيعي، كوئينآكريدون، نيل، رنگ اورامين،O
عصاره گلانار فارسي، پليوينيل كلريد ) ،(PVCنانوپركننده، نانورنگدانه، الكتروريسي، پرسگرم.
چكيده انگليسي
Calcium carbonate (CaCO3) is one of the most abundant mineral fillers used in the plastics industry to
meet the needs of polymer resins. In nature, calcium carbonate occurs as a mineral in sedimentary rocks such
as limestone, gypsum, and metamorphosed marble, which are often mined. An alternative method for obtaining
calcium carbonate is to use biogenic wastes such as eggshells and oysters, which contain high amounts of
calcium carbonate.
In this study, biogenic calcium carbonate nanoparticles were synthesized from waste eggshells and
subsequently coated with organic and natural pigments for application as nanofiller and nanopigment in poly
vinyl chloride (PVC) composites. The eggshell-derived calcium carbonate was prepared by mechanical milling
and characterized using x-ray diffraction (XRD), fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR),
thermogravimetric analysis (TGA), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and energy
dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analyses. The results confirmed the formation of crystalline calcite with
suitable chemical and morphological properties.
Subsequently, the calcium carbonate nanoparticles were coated with quinacridone, indigo, auramine O,
and Persian pomegranate flower extract through hydrothermal and wet milling processes. Characterization of137
the coated particles using XRD, FT-IR, TGA, diffuse reflectance spectroscopy (DRS), FE-SEM, transmission
electron microscopy (TEM), and determination of specific surface area using the BET method and adsorptiondesorption isotherms confirmed the successful immobilization of pigments on the particle surface, while
preserving the crystalline structure and thermal stability of calcium carbonate .
To investigate the applicability of the prepared nanofillers in polymer industries, PVC nanocomposites
were fabricated by two different approaches, electrospinning and wet milling. In the first approach,
electrospinning parameters, including polymer concentration, solvent ratio, applied voltage, flow rate, and tipto-collector distance, were optimized to obtain uniform PVC nanofibers. Subsequently, colored calcium
carbonate nanofillers were incorporated into the PVC solution. The results indicated that the type of pigment
and nanofiller content significantly influenced the electrospinning behavior and fiber formation.
In the second approach, the synthesized nanofillers were incorporated into PVC by melt compounding
using an internal mixer, followed by hot pressing to prepare composite sheets for further investigations. The
successful preparation of PVC samples containing colored biogenic calcium carbonate nanofillers
demonstrated the feasibility of employing waste eggshell-derived calcium carbonate as a sustainable functional
filler in polymeric materials. This study provides an environmentally friendly strategy for valorization of
eggshell waste and the development of colored biogenic nanofillers with potential applications in PVC-based
compounds.
Key words: Biogenic calcium carbonate, Eggshell waste, Organic pigments, Natural
pigments, Quinacridone, Indigo, Auramine O, Persian pomegranate flower, Poly vinyl
chloride (PVC), Nanofiller, Nanopigment, Electrospinning, Hot press.
استاد راهنما
حسن حداد زاده
استاد مشاور
پرستو كشتيآرا
استاد داور
محمد ديناري , كاظم كرمي