بررسي خواص و تخريب قارچي چندسازة زيستي تقويت‌شده با نانو‌الياف سلولزي اصلاح‌نشده و اصلاح‌شده

Characterization and fungal biodegradation of Bio-Nano-composite reinforced with unmodified and modified cellulose nanofibers

هدف اين پژوهش، بررسي اثر اصلاح شيميايي نانوفيبرهاي سلولزي بر ويژگي‌هاي فيزيكي، مكانيكي و تخريب قارچي چندسازة زيستي نشاستة نرم‌شده (TPS) بود. ازآنجا كه اين ويژگي‌ها در شرايط عملياتي صنايع و مواد بسته‌بندي اهميت دارند، ازاين‌رو چندسازة مورد نظر با استفاده از نشاستة ذرت، گليسرول/آب به‌عنوان نرم‌كننده و نانوفيبر سلولزي اصلاح‌شده و نانوفيبرسلولزي اصلاح‌نشده (10 درصد وزني) به‌عنوان تقويت‌كننده ساخته شد. اصلاح شيميايي استيلاسيون نانوفيبرهاي سلولزي با استفاده از انيدريد استيك و پيريدين به‌عنوان كاتاليزور با موفقيت صورت گرفت. جذب آب، نفوذپذيري به بخار آب و ويژگي‌هاي مكانيكي و ديناميكي مكانيكي چندسازه‌ها بررسي شد. به‌علاوه، تخريب زيستي قارچي در نانوچندسازه‌ها بررسي شد. نتايج نشان داد كه نانوفيبرهاي سلولزي اصلاح‌نشده و اصلاح‌شده در بهبود ويژگي‌هاي جذب آب و نفوذپذيري نسبت به بخار آب چندسازة نشاستة نرم‌شده مؤثر واقع شده‌اند. همچنين افزودن نانوفيبرهاي سلولزي اصلاح‌نشده و اصلاح‌شده سبب بهبود ويژگي‌هاي مكانيكي چندسازه شد. آناليز ديناميكي مكانيكي (DMA) نشان داد كه مدول ذخيره به‌طور معني‌داري بهبود پيدا كرده است. مطالعات تخريب قارچي هم نشان داد كه افزودن نانوفيبرهاي سلولزي به‌ويژه در نانوچندسازة نشاستة نرم‌شده/نانوفيبر سلولزي، سبب افزايش دوام و مدت زمان تخريب زيستي چندسازة نشاستة نرم‌شده مي‌شود.

The aim of this study was to evaluate the effect of chemical modification of cellulose nanofibers (CNF) on physical, mechanical and fungal biodegradation of plasticized starch (PS) bio-composites. Composites were produced using corn starch, glycerol / water as softener and 10% (based on dry weight of both) the original and modified cellulose nanofibers as reinforcement. Successful acetylation of cellulose nanofibers process was conducted using acetic anhydride and pyridine as the catalyst. Water absorption, water vapor permeability, mechanical, dynamic mechanical properties and furthermore, fungal biodegradation of composites were investigated. The results showed that addition of CNF and acetylated cellulose nanofibers (ACNF), resulted in improved mechanical properties of the PS composite and have a significant positive effect on its water absorption. Dynamic mechanical analysis (DMA) showed that the storage modulus significantly improved by addition of cellulose nanofibers. Weight loss measurement was used to evaluate the fungal biodegradation of the nano-composite under various conditions. Obtained results revealed that the effect of addition of both (CNF & ACNF) on the weight loss was significant and increased the bio-degradation period of plasticized starch composite, especially in PS/ACNF nano-composite.