خواص ریخت شناسی، مکانیکی و بازدارندگی فیلم های کامپوزیتی پلی لاکتیک اسید/ نانوکریستال سلولز/ نانورس

Abstract

این تحقیق با هدف تولید فیلم های کامپوزیتی زیست تخریب پذیر حاصل از ذرات نانوکریستال سلولز، نانورس و پلی لاکتیک اسید (PLA) انجام شد. فیلم های نانوکامپوزیت حاوی درصدهای مختلف نانوکریستال سلولز و نانورس (0، 3 و 5 درصد وزنی) با استفاده از روش قالب گیری حلال تهیه و خواص ریخت شناسی، مکانیکی و بازدارندگی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور از آزمون تفرق اشعه ایکس (XRD) برای مطالعه کیفیت پراکنش نانوذرات در ماده زمینه PLA استفاده شد. برای ارزیابی خواص مکانیکی و بازدارندگی فیلم ها، استحکام کششی، نفوذپذیری در برابر بخار آب و سرعت انتقال اکسیژن نمونه ها اندازه گیری شد. الگوهای پراش اشعه ایکس نشان داد PLA خالص ساختار نیمه‌بلوری دارد که با افزودن نانوکریستال سلولز به آن ساختار منظم تری پیدا کرده و درجه بلورینگی آن بهبود یافته است. همچنین مشاهدات ساختاری نشان دهنده تشکیل ساختار بین لایه ای در فیلم های نانوکامپوزیتی حاوی درصدهای مختلف نانورس بود. نتایج آزمون کشش حاکی از آن است که وجود نانوکریستال سلولز در ماده زمینه پلیمری موجب افزایش استحکام کششی و مدول الاستیسیته نانوکامپوزیت نسبت به PLAخالص می شود. همچنین با افزایش مقدار نانورس تا سطح 3%، خواص مکانیکی فیلم های کامپوزیتی افزایش یافت، با این وجود افزایش بیشتر مقدار نانورس (تا سطح 5%) موجب افت خواص مکانیکی فیلم ها شد. روند افزایشی خواص مکانیکی در اثر حضور همزمان دو نوع پرکننده نانومتری به ضریب ظاهری و مدول بالای نانوذرات و کاهش خواص مکانیکی در سطوح بالای اختلاط ذرات نانورس به تجمع، پراکنش نایکنواخت و تشکیل توده های درهم رفته نسبت داده شد. از طرف دیگر افزودن نانوکریستال سلولز و نانورس با کاهش نفوذپذیری در برابر بخار آب و سرعت انتقال اکسیژن موجب بهبود خواص بازدارندگی نانوکامپوزیت‌ها شده است.