پديد آورنده :
شهبازي، پروانه
عنوان :
استخراج نانو ويسكرهاي سلولز از منابع مختلف و مطالعه تاثير آن بر روي خواص فيلم هاي كامپوزيتي تهيه شده از پلي لاكتيك اسيد بازيافتي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
سيزده،88ص.: مصور،جدول،نمودار(رنگي)
يادداشت :
ص.ع.به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
طيبه بهزاد
توصيفگر ها :
بهينه سازي , آسياب با دور بالا , بيونانو كامپوزيت
تاريخ نمايه سازي :
14/2/93
استاد داور :
سعيد نوري خراساني، مهدي كديور
چكيده فارسي :
چكيده پلي لاكتيك سيد پليمري زيست تخريب پذير و غير سمي ست كه به دليل هزينهي بسيار بالاي تهيه آن به جز در مو رد خاص و پزشكي كمتر مورد ستفاده قر ر ميگيرد ز ين رو بازيافت ين ماده در صدر توجه بسياري ز پژوهشگر ن قر ر گرفته ست با نجام آزمايشهاي مختلف و مقايسه نتايج آنها با نمونه خالص مشخص شد كه بسياري ز خو ص ين پليمر بر ثر بازيافت فت ميكند جهت جبر ن خو ص ز دست رفته پلي لاكتيك سيد در حين بازيافت ميتو ن ز لياف طبيعي به عنو ن تقويت كننده در ين پليمرها ستفاده نمود هرچه قطر لياف بهكار رفته كمتر باشد تأثير بيشتري در حياي خو ص ز دست رفته ين پليمر د رد منبع صلي لياف سلولز ديو ره سلولي گياهان چوبي و غير چوبي ميباشد بنابر ين هدف ز ين پژوهش تهيه و مشخصهيابي بيو نانو كامپوزيت بر پايه پليلاكتيك سيد بازيافتي تقويت شده با نانو ويسكر ستخر جي ز دو منبع ساقه گندم و خاك ره سپيد ر ميباشد به همين منظور روش شيميايي مكانيكي جهت ستخر ج ين نانو ويسكرها نتخا گرديد در بتد به منظور متورم شدن ديو ره سلولي ين لياف و كمك به حذف مو د غير سلولزي در مر حل بعد لياف به مدت 2 ساعت در دماي محيط در محلول 5 71 درصد هيدروكسيد سديم قر ر گرفت در د مه جهت صرفه جويي در مسائل قتصادي مرحله وليه رنگبري لياف توسط پر كسيد هيدروژن در دو نوبت نجام شد شر يط زماني و دمايي نجام ين مرحله نيز بر ي هر دو ليف توسط نرم فز ر طر حي آزمايش بهينه شد در ين مرحله ز فرآيند ستخر ح ليگنينهاي غير قابل حلي كه به دليل متورم سازي در مرحله قبل در سطح لياف قر ر گرفته بودند حذف شدند مرحله هيدروليز سيدي جهت حذف همي سلولز و ليگين قابل حل موجود در ساختار هر دو ليف توسط سيد كلريدريك 1 مولار به مدت 03 دقيقه نجام شد بعد ز نجام ين مرحله مر حل عمل آوري قليايي توسط محلول رقيق هيدروكسيد سديم و رنگبري نهايي توسط كلر ت سديم به ترتيب به منظور حذف همي سلولز ليگنين قابل حل و ليگنين غير قابل حل ز ساختار لياف در شر يط دمايي و زماني مشخص نجام گرديد و فرآيند شيميايي ستخر ج با تأييد حذف مو د غير سلولزي توسط تست آناليز تركيب شيميايي به پايان رسيد نتايج ين تست نشان د د كه درصد سلولز موجود در ساختار لياف به ترتيب بر ي لياف ساقه گندم و خاك ره سپيد ر ز 6 74 و 6 25 به 76 48 و 3 28 فز يش يافته ست ستخر ج نانو ويسكرهاي سلولز با نجام مرحله مكانيكي به كمك دستگاه مافوق صوت د مه يافت در ين مرحله ميكرو لياف ستخر جي ز هر دو منبع به مدت 03 دقيقه در معرض مو ج دستگاه مافوق صوت با تو ن 004 و ت قر ر گرفتند نجام ين مرحله باعث جد يش لياف ز هم گرديد به منظور تغيير مقياس قطر لياف ز ميكرو به نانو نيز ز آسيا با دور بالا ستفاده شد بررسي تصاوير SEM نشان د د كه ميانگين قطر نانو ويسكرهاي ستخر جي ز لياف ساقه گندم و خاك ره سپيد ر به ترتيب 32 نانومتر و 52 نانو متر ست و 001 درصد نانو ويسكرهاي ستخر جي قطري كمتر ز 08 نانومتر د رند نجام تست FTIR بر روي لياف در مر حل مختلف ستخر ج نيز گو ه ز حذف مو د غير سلولزي ز ساختار لياف بود در د مه فيلمهاي بيو نانو كامپوزيتي بر پايه پلي لاكتيك سيد بازيافتي و نانو ويسكرهاي سلولز با درصدهاي مشخص 1 3 و 5 درصد به كمك دستگاههاي مخلوطكن د خلي و پرس گرم با ضخامت 3 0 ميليمتر تهيه و آماده نجام تستهاي مختلف گرديد نتايج تست شاخص جريان مذ كاهش 06 درصدي جريان پذيري فيلمهاي تقويت شده با 5 درصد نانو ويسكر ز هر دو منبع نسبت به فيلم خالص ر نشان د د با بررسي تست ستحكام كششي كه بر روي همه نمونهها نجام شد مشخص گرديد كه فزودن 3 درصد ز هر دو نانو ويسكر بيشترين تأثير ر در بهبود خو ص ز بين رفته پلي لاكتيك سيد د رد و همچنين مشخص شد كه تأثير نانو ويسكرهاي ستخر جي ز ساقه گندم در بهبود خو ص بيشتر بوده و ستحكام كششي فيلم ر تا حدود 03 درصد نسبت به فيلم خالص فز يش ميدهد تعيين مدول با ستفاده ز شيب نمود ر تنش كرنش نيز نشان ز فز يش حدود 03 درصدي مدول در ساختار فيلمهاي تقويت شده با 3 درصد نانو ويسكر بود كه باز هم فز يش مدول يانگ فيلمهاي تقويت شده با نانو ويسكر ساقه گندم بيشتر بود نتايج كلي تست كشش نشان د د كه نانو ويسكرهاي ستخر جي ز ساقه گندم در كل تأثير ت بيشتري در بهبود خو ص فيلمها د رند نتايج تست زيست تخريب پذيري نيز نشان د د كه با فز يش درصد نانو ويسكرها تا 5 درصد تخريب نمونهها در خاك نيز بيشتر ميشود در نتها با بررسي نتايج تمامي تستها نانو ويسكرهاي ستخر جي ز ساقه گندم به عنو ن لياف مؤثرتر در بهبود خو ص پلي لاكتيك سيد بازيافتي شناخته شد كلمات كليدي 1 نانو ويسكر سلولز 2 پلي لاكتيك سيد بازيافتي 3 بهينه سازي 4 آسيا با دور بالا 5 بيو نانو كامپوزيت
چكيده انگليسي :
Extraction of Bio Nano Whiskers from Different Sources and Study the Effect of Nano Whiskers on Recycled Poly Lactic Acid Composite Film Parvaneh shahbazi p shahbazi@ce iut ac ir Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Tayebe Behzad tbehzad@cc iut ac irAbstract In the last decade due to environmental challenges and non renewability of fossil sources in manyapplications synthetic polymers have been replaced by biopolymers where the long term durability is notneeded Poly lactic acid PLA is aliphatic polyester consisted of lactic acid 2 hydroxy propionic acid building blocks It is also a biodegradable and compostable thermoplastic derived from renewable plantsources such as corn starch and sugar The usage of PLA have been mainly limited to biomedical areas dueto its expensively polymerization Recycling process of this polymer reduces some properties such as tensileand impact strength To overcome these problems some solutions such as blending with other biopolymers chemical modifications and also reinforcing with nanofillers such as nano clay cellulose nano fibers CNF and cellulose nano whiskers CNW have been suggested Cellulose nano whiskers in addition to theirbiodegradability and biocompatibility have high crystallinity and low density compared to glass fibers thatcause noticeable enhancement in stiffness of matrix In the present study bio nano composite films weremanufactured using recycled PLA and cellulose nano whiskers Two different natural sources wood poplar and non wood wheat straw were selected to extract cellulose nano whiskers by a developed chemo mechanical technique In the chemical step non cellulosic materials were removed from fibers by sodiumhydroxide and hydrochloric acid treatments Afterward the obtained pulp was bleached twice using hydrogenperoxide H2O2 and then in the final step sodium chlorite NaClO2 was applied to eliminate the remainedlignin In chemical step a design of experiment was used for first bleaching step to optimize the time andtemperature conditions In mechanical step to defibrillate microfibers to nano scale the extracted cellulosefibers were exposed to ultrasonication and ultra fine friction grinder The chemical and morphologicalcharacteristics of cellulose nano whiskers from two different sources were investigated and compared byapplying FTIR Kappa Number measurement HPLC test and SEM Moreover the effect of two bleachingsteps on lignin content was studied By analyzing SEM images the average diameter of extracted cellulosenano whiskers were obtained to be 20 to 40 nm and extracted nano whiskers of wood were longer than wheatstrew The results of chemical characterization revealed that hemicellulose and lignin were completelyremoved from the structure of fibers and the percentage of cellulose in fibers structure were increased from47 6 to 84 67 for wheat straw and from 52 6 to 82 3 for poplar wood Afterward bio nanocomposites based on recycled PLA reinforced with different amounts of CNW from 1 to 5 were preparedusing an internal mixer followed by a compression molding Flow properties of nano bio composite blendwere determined by Melt Flow Index MFI The results of this test showed by increasing CNW content MFIof composite was decreased To evaluate the mechanical performance of nano composites tensile propertieswere measured It was observed that by increasing CNW content up to 3 tensile strength and Youngmodulus were increased and elongation at break was decreased However these properties young modulusand tensile strength were decreased by adding 5 extracted nano whisker Finally by analyzing the resultsof all tests it was observed that extracted cellules nano whisker from wheat straw to composite was moreeffective to improve recycled PLA properties than extracted cellulose nano whisker from poplar wood Key words Wheat straw Poplar wood Cellulose nano whisker Recycled PLA Ultra fine friction grinder
استاد راهنما :
طيبه بهزاد
استاد داور :
سعيد نوري خراساني، مهدي كديور
