چکیده

فیلم­­ های نانوکامپوزیتی زیست­ تخریب­ پذیر با وارد کردن نانوفیبریل­ های سلولز (CNF) در زیست­پلیمر آلژینات و به کمک روش ریخته ­گری محلول تهیه شدند. آثار میزان CNF (2.5، 5، 7.5، 10 و 15 درصدوزنی) روی رفتار مکانیکی، زیست­ تخریب­ پذیری، و تورم فیلم­ های نانوکامپوزیتی تعیین شد. نتایج نشان دادند که با افازیش میزان CNF از 0% به 10%، مقدار مدول کشسانی فیلم­ های نانوکامپوزیتی از 308 مگاپاسکال به 1403 مگاپاسکال افزایش یافت؛ با این­ وجود، این مقدار با افزایش بیشتر ماده پرکننده، کاهش یافت. وارد کردن CNF درصد تورم و انحلال­ پذیری در آب فیلم­ های مبتنی بر آلژینات را نیز بسیار کاهش داد که مقادیر آن برای 10wt% CNF پایین­تر بود. مطالعات زیست­ تخریب ­پذیری فیلم ­ها در خاک تایید کرد که زمان تخریب زیستی فیلم­ های آلژینات/CNF به شدت به میزان CNF وابسته است. نتایج نشان دادند که برهم­کنش بین مولکولی  و سازگاری مولکولی بین ترکیبات CNF و آلژینات در فیلم­ های آلژینات با 10wt% CNF قوی­تر بودند.

-1مقدمه

اخیراً فیلم­ های بیونانوکامپوزیتی که از پلیمرهای زیستی توسعه یافته­ اند، به علت تجدیدپذیری، زیست­ تخریب­ پذیری، زیست­ سازگاری، سمیت کم و کاربرد بالقوه در صنعت بسته­ بندی بسیار مورد توجه بوده ­اند. در این زمینه، مطالعات مبتنی بر دو زیست­ پلیمر یعنی سلولز و سدیم آلژینات توجه بسیاری را به خود جلب کرده ­اند. سلولز، فراوانترین زیست­ پلیمر تجدیدپذیر در زمین است و یک پلیمر خطی چندپخشی از واحدهای پلی – بتا (1، 4) – دی – گلوکز است [1]. دو شکل جدید سلولز، یعنی نانوفیبریل­ های سلولز (CNF) و نانوبلورهای سلولز (CNC) قطعات سازنده جذابی برای تولید بیونانومواد با عملکرد بالا بوده ­اند. آنها خصوصیات فوق­العاده­ای مانند چگالی کم، انبساط گرمایی کم، نسبت ابعادی بالا، و خصوصیات مکانیکی مهم را نشان می­ دهند که سبب به کارگیری آنها در کاربردهای مهم می­­ شود [2، 3، 4، 5، 6]…

Abstract

Biodegradable nanocomposite films were prepared by incorporation of cellulose nanofibrils (CNF) into alginate biopolymer using the solution casting method. The effects of CNF content (2.5, 5, 7.5, 10 and 15 wt %) on mechanical, biodegradability and swelling behavior of the nanocomposite films were determined. The results showed that the tensile modulus value of the nanocomposite films increased from 308 to 1403 MPa with increasing CNF content from 0% to 10%; however, it decreased with further increase of the filler content. Incorporation of CNF also significantly reduced the swelling percentage and water solubility of alginate-based films, with the lower values found for 10 wt % in CNF. Biodegradation studies of the films in soil confirmed that the biodegradation time of alginate/CNF films greatly depends on the CNF content. The results evidence that the stronger intermolecular interaction and molecular compatibility between alginate and CNF components was at 10 wt % in CNF alginate films