توليد و ارزيابي خواص نانوكامپوزيت شفاف سه لايه حاوي اپوكسي تقويت شده با نانوفيبرسلولز و نانوفيبركيتين

Fabrication and properties evaluation of three layered transparent nanocomposite reinforced with cellulose and chitin nanofibers

در اين مطالعه، نانوكامپوزيت سه لايه شفاف متشكل از نانوفيبرهاي سلولز چوب (WCNF)، نانو فيبرهاي سلولز باكتريايي (BCNF) و نانوفيبرهاي كيتين (ChNF) به صورت جداگانه به عنوان لايه ي وسط و اپوكسي به عنوان لايه هاي رويي و پشتي ساخته شد و ويژگي هاي آن مورد بررسي قرار گرفت. نانوفيبر سلولز و نانوفيبر كيتين ابتدا تبديل به نانوفيلم شده و سپس بعد از جابجايي حلال با اتانول و استون در اپوكسي غوطه ور شدند و در نهايت نانوفيلم هاي آغشته به اپوكسي بعد از پرس سرد در آون خشك شدند تا نانوكامپوزيت سه لايه تهيه گردد. آزمون هاي FE-SEM ، شفافيت و كشش نشان دادند كه اپوكسي به لايه وسط (نانوفيلم) نفوذ كرده و موجب شفافيت و خواص مكانيكي بيشتر شده است. طبق آزمون XRD شاخص كريستالي نانوكامپوزيت ها كمتر از شاخص كريستالي نانوفيلم هاي خالص بود. آزمون ATR-FTIR حاكي از مشابهت پيك نانوكامپوزيت ها با پيك اپوكسي بود كه دليل آن حضور لايه اپوكسي در بالا و پايين فيلم نانوفيبر سلولز و نانوفيبر كيتين بود. خواص مكانيكي و شفافيت تمام نانوكامپوزيت ها بيشتر از نانوفيلم خالص بود. نانوكامپوزيت هاي حاوي BCNF و ChNF به ترتيب بيشترين خواص مكانيكي و شفافيت را نشان دادند.

AbstractIn this study, three-layered transparent nanocomposite containing wood cellulose nanofibers (WCNF), bacterial cellulose nanofiber (BCNF) and chitin nanofibers (ChNF) individually as core layer and epoxy as top and bottom layers has been fabricated and characterized. The WCNF, BCNF and ChNF were first converted to nanofilms, followed by solvent exchanging by ethanol and acetone and then immersed into epoxy resin. The impregnated nanofilms with epoxy was cold pressed followed by drying in an oven to get three layered nanocomposites. FE-SEM, transparency and tensile test showed that epoxy could penetrate into the core layer (nanofilms) positively affected the transparency and mechanical properties. The crystallinity index of nanocomposite was lower than that of pure nanofilms. ATR-FTIR confirmed the peaks of nanocomposites were similar to those of epoxy. The mechanical and transparency properties of nanocomposite were higher than those of pure nanofilms. Nanocomposite containing BCNF and ChNF showed highest tensile strength and transparency, respectively.