تأثير نانوالياف سلولز كاتيوني‌شده و نانوالياف سلولز- نشاستۀ كاتيوني بر ويژگي‌هاي خمير كاغذ باگاس

Effect of Cationic Nanofibrillated Cellulose and Nanofibrillated Cellulose-Cationic Starch on Properties of Soda Bagasse Pulp

امروزه استفاده از نانوالياف سلولز رواج گسترده­اي يافته است. اين تحقيق با هدف بررسي عملكرد نانوالياف سلولز كاتيوني و نانوالياف سلولز-نشاستۀ كاتيوني انجام گرفت. در اين پژوهش، نانوالياف سلولز در سه سطح (10، 20 و 30 درصد) با استفاده از 3-كلرو-2-هيدروكسي پروپيل تري‌متيل آمونيوم كلرايد كاتيوني شده و به كمك آزمون كجلدال، اصلاح كاتيوني نانوسلولز تأييد شد. كارايي نانوالياف كاتيوني­شدۀ سلولز در چهار سطح 1/0، 5/0، 1 و 2 درصد (براساس وزن خشك خمير كاغذ) بر ماندگاري و آبگيري از خمير كاغذ و نيز ويژگي­هاي كاغذ باگاس، با تركيب نانوالياف سلولز (سطوح كاربرد مشابه)، نشاستۀ كاتيوني (2/0، 4/0 و 6/0 درصد براساس وزن خشك خمير كاغذ) مقايسه شد. نتايج نشان داد اثر نوع و مقدار افزودني­هاي استفاده‌­شده بر تمامي ويژگي­هاي مقاومتي مورد بررسي در سطح اطمينان 99 درصد معني­دار بوده است. كاربرد نانوالياف سلولزي به­صورت اصلاح­شده و اصلاح­نشده به­همراه نشاستۀ كاتيوني به افزايش درجۀ رواني و ماندگاري خمير كاغذ و نيز مقاومت به عبور هوا در كاغذ توليدي آزمايشگاهي منجر شد، اما عملكرد نانوالياف سلولز كاتيوني در بهبود ويژگي­هاي مكانيكي به­مراتب بهتر از تركيب نانوالياف سلولز/ نشاستۀ كاتيوني بود. نانوالياف سلولز كاتيوني به‌دليل قابليت برقراري پيوند يوني علاوه بر پيوند هيدروژني، توزيع يكنواخت­تري را در شبكۀ كاغذ موجب مي‌شود و عملكرد بهتري را به­عنوان زيست‌بسپار تقويت­كنندۀ كاغذ ايفا مي­كند..

In recent years, the use of nano fibrillated cellulose (NFC) have been received a great attention. In this study, NFC cationized at three levels of 10, 20 and 30 wt% using 3-chloro-2-hydroxypropyl tri-methyl ammonium chloride (CHPTAC) and the cationic modification verified by Kjeldahl test. Then, the effects of the cationic nano fibrillated cellulose (CNFC) which were added to the bagasse pulp at four levels (0.1, 0.5, 1, and 2% based on OD pulp) on retention, drainage, and also the laboratory handsheet properties were assessed and compared with complex mechanism containing NFC (at the same addition levels of CNFC)/cationic starch (0.2, 0.4 and 0.6% based on OD pulp). The results showed that the type and amount of the additives have significant effects on all the optical and strength properties of paper. Using NFC, whether as unmodified together with cationic starch or as solely modified, made an increment in freeness and retention of the bagasse pulp and also, air permeance of the handsheet, and led to superior mechanical performance of CNFC in comparison with NFC/cationic starch. CNFC poses ionic bonding ability in addition to its hydrogen bonding, which in turn resulted in its more evenly distribution across the paper network and better performance as promoter biopolymer of paper. Furthermore, utilization of CNFC caused increment and NFC/cationic starch caused decline in brightness of paper, produced from bagasse pulp.