عملکرد بسته بندی مواد غذایی بر پایه نانوکامپوزیت های پلی (لاکتیک اسید)/رس طی هوازدگی طبیعی: مکانیسم ها و ویژگی ها

Abstract

نانوکامپوزیت­های پلی­لاکتیک اسید، به واسطه زیست تخریب پذیری کاربردهای متعددّی در بسته­بندی مواد غذایی دارند. با این وجود، کاربرد نانوکامپوزیت پلی­لاکتیک اسید تا حدّی به دلیل محدودّیت خصوصیات فیزیکی همچون پایداری حرارتی، ممانعت­کنندگی از گاز و شکننده­ بودن، محدود است. پراکنش نانو رس در ماتریکس پلی­لاکتیک اسید می­تواند باعث بهبود قابل توجّهی در خصوصیات نانوکامپوزیت­های آن گردد. در این مطالعه، مکانیسم­های درگیر در هوازدگی طبیعی و اثر آن در تغییر خصوصیات نانوکامپوزیت­های پلی­لاکتیک اسید طی دوره نگهداری بررسی شده است. تخریب شیمیایی پلیمر یک فرآیند بسیار مهم و برگشت ناپذیر است که عملکرد تمام مواد پلاستیکی را طی دوره بسته­بندی تحت تأثیر قرار داده و در نهایت منجر به افت خصوصیات محافظت­کنندگی آن می­گردد. هوازدگی طبیعی (یا هوازدگی در فضای باز) به طور گسترده جهت ارزیابی دوام پلیمرهای بسته­بندی مواد غذایی استفاده شده­اند. فرآیند تخریب نوری اکسیداتیو یا فتواکسیداسیون نانوکامپوزیت­های بسته­بندی به عوامل مختلفی بستگی دارند و مهم­ترین عامل آن، نور خورشید است که مسئول شروع یا آغازگر فرآیندهای نوری در تخریب پلیمرها می­باشد. ماهیت محصولات اصلی اکسیداسیون نانوکامپوزیت­های بسته­بندی به خوبی شناخته شده؛ اگرچه مکانیسم­های مؤثر در اکسیداسیون تا حدّی بحث برانگیز است. مطالعات نشان داد که خصوصیات فیزیکوشیمیایی و عملکردی نانوکامپوزیت­های پلی‌لاکتیک اسید و رس PLA/Cloisite 30B، طی نگهداری تغییر می­کند. همچنین، ترکیبات با وزن مولکولی پایین در پلیمر ایجاد شده و این میزان کاهش با افزایش میزان رس، زیاد می­شود. شاخص بلورینگی طی دوره نگهداری افزایش می­یابد. دمای انتقال شیشه­ای (Tg) کاهش یافت که این میزان کاهش در مقادیر بالای رس، بیشتر بود. افت پاسخ مکانیکی در نتیجه تخریب نوری پلیمر هم مشهود است. بر این اساس، گزارش شد که اغلب خصوصیات کششی فیلم­های پلی لاکتیک اسید تحت تأثیر تابش نور ماوراء بنفش است. حضور پر­کننده­های رس در ماتریکس نانوکامپوزیت­های پلی­لاکتیک اسید می­تواند، علاوه بر بهبود خصوصیات فیزیکی فیلم­های حاصل (شکننده بودن، بازدارندگی به گازها و غیره)، فرآیند تخریب­پذیری آن­ها را هم به کمتر از شش ماه کاهش می­دهد که مشکل عمده پلیمرهای سنتزی در مبحث بسته­بندی مواد غذایی است.