بررسي اثر بوتان ديول دي گليسيديل اتر بر ايجاد اتصالات عرضي در نانو سلولز

Investigating the effect of butanediol diglycidyl ether on the crosslinking of nanocellulose

در اين تحقيق به بررسي ايجاد اتصالات عرضي در نانو الياف سلولزي توسط ماده شيميايي بوتان ديول دي‌گليسيديل اتر (bdde) به‌عنوان اتصال‌دهنده عرضي پرداخته شده و برخي خواص فيزيكي هيدروژل حاصل مورد ارزيابي قرار گرفت. زنجيره‌هاي پليمري تجديدپذير و قابل بازيافت مورد مطالعه شامل نانوالياف سلولزي و هيدروكسي اتيل سلولز مي‌باشند. براي ايجاد اتصالات عرضي، از bdde استفاده شد. bdde يك ماده شيميايي زيست تخريب پذير است و نسبت به ساير اتصالدهنده‌هاي عرضي كه گروه‌هاي عاملي با پيوند اتري دارند، به ميزان قابل ملاحظه‌اي داراي سميت كمتر مي‌باشد. جهت بررسي اثر bdde بر خواص فيزيكي نانوسلولز، آزمون‌هاي ftir، fesem، اندازه‌گيري قابليت واكشيدگي و بررسي خواص حرارتي انجام گرفت. نمونه‌هاي با نسبت كمتر نانوسلولز به هيدروكسي اتيل سلولز به دليل پخش شدن در آب و تشكيل اتصالات عرضي كم، در آزمون اندازه گيري قدرت واكشيدگي، نامناسب شناخته شدند. اتصال عرضي در ميان نمونه‌هاي با مقدار كمتر نانوسلولز بهخوبي ايجاد نشد. با افزايش مقدار نانوسلولز هيدروژل‌ها مقاومت كافي در تماس با آب نشان دادند و در آب پخش نشدند. در ميان نمونه‌هاي با مقدار بيشتر نانوسلولز، با افزايش مقدار اتصال‌دهنده عرضي از 20% به 40% جذب آب به‌دليل ايجاد پيوندهاي بيشتر و كاهش حضور گروه‌هاي هيدروكسيل در دسترس در نانوسلولزها كاهش يافت. با توجه به نتايج ftir، اتصالات عرضي در هر دو نمونه با مقدار نانوسلولز بالا، در مقادير مختلف bdde، به خوبي انجام گرفت. با افزايش مقدار bdde پايداري حرارتي و دماي تبديل شيشه به دليل ايجاد پيوندهاي عرضي مناسب در بين الياف و تشكيل ساختار قويتر و پايدارتر افزايش يافت.

This research concentrated on the crosslinking of nanocellulose fibers with BDDE as crosslinking agent and evaluation of some physical properties of the resulting hydrogel. The renewable polymer chains in this study were nanocellulose fiber and hydroxyethyl cellulose. BDDE was used to form crosslink. BDDE is biodegradable compound which has significantly lower toxicity than other ether-bonded crosslinking agents. FTIR, FESEM, swelling capacity measurement and assessment of the thermal properties were performed to evaluate the effect of this crosslinking agent on the physical properties of nanocellulose. Samples with a lower ratio of nanocellulose to hydroxyethyl cellulose due to dispersion in water and lower degree of crosslinking were uaable to affect the swelling capacity. The cross linking in samples with smaller amount of nanocellulose was not sufficient and dispersion in water was limited. However, as the the amount of nanocellulose increased, hydrogels showed acceptable resistance in water and were not dispersed in the water. Among the samples with a higher amount of nanocellulose, increasing the amount of crosslinking agent from 20% to 40% caused the reduction of water absorption due to more crosslink and less presence of available hydroxyl groups in nanocellulose. According to FTIR results, crosslinking was formed samples with high amount of nanocellulose and different amounts of BDDE. By increasing the amount of BDDE, thermal stability and glass transition temperature were increased due to the proper crosslinking between the fibers and forming stronger and more stable structure.