تأثير پيش‌تيمار قليايي و آب جوش بر نم‌پذيري و خواص ساختاري بيوكامپوزيت آرد تنۀ نخل خرما- نشاستۀ گرمانرم

Influence of alkaline and boiling water pretreatment on the structural and surface wettability of biocomposite fabricated of pretreated palm fiber-thermoplastic starch

در اين پژوهش با توجه به اهميت چندسازۀ كامپوزيتي زيست‌سازگار، امكان ساخت و بهبود عملكرد يك كامپوزيت طبيعي برپايۀ نشاستۀ گرمانرم و آرد الياف تنۀ نخل خرما بررسي شد. براي توليد اين كامپوزيت، از الياف استحصال‌شدۀ تنۀ نخل خرما و پليمر نشاستۀ گرمانرم به نسبت برابر (50 به 50) استفاده شد. براي اصلاح سطح الياف از هيدروكسيد سديم 1 درصد و آب جوش استفاده شد. آزمون‌هاي جذب آب، واكشيدگي ابعاد، دانسيته و رطوبت تعادل براي بررسي خواص فيزيكي انجام گرفت. از آزمون‌هاي زاويۀ تماس ديناميكي، پراش پرتو ايكس (XRD) و طيف‌سنجي مادون قرمز (FTIR) به‌ترتيب براي بررسي خواص نم‌پذيري سطح، تغييرات شيميايي و ساختاري بيوكامپوزيت استفاده شد. نتايج نشان داد كه هر دو پيش‌تيمار قليايي و آب جوش با ايجاد تغييرات شيميايي و مورفولوژيكي در ساختار بيوكامپوزيت‌ها، سبب ايجاد ارتباط بهتر فاز تقويت‌كننده با ماتريكس پليمري مي‌شوند. اين موضوع موجب افزايش دانسيته و بهبود خواص كاربردي فراوردۀ مذكور شد. پيش‌تيمار قليايي سبب افزايش نم‌پذيري و جذب آب بيوكامپوزيت نشاسته شد. اما پيش‌تيمار آب جوش به‌دليل بهبود كريستاليته و تخريب همي‌سلولز در ايجاد ثبات ابعاد و كاهش نم‌پذيري كارامدتر بود. در صورتي كه توليد كامپوزيت زيست‌سازگار بادوام و كم‌هزينه همراه با خواص فيزيكي يادشده مدنظر باشد، استفاده از پيش‌تيمار آب جوش توصيه مي‌شود.

In this study, considering the importance of eco-friendly composite materials, the feasibility to produce a biocomposite by using pretreated palm fiber and thermoplastic starch are investigated. In order to produce this composite, the extracted fibers of palm tree and thermoplastic starch polymer in equal ratio (50 to 50) were used. Pre-treatment by 1% NaOH and boiling water were used to modify the fiber surface. Water absorption, dimensional swelling, equilibrium moisture content and density were measured to investigate physical properties. Dynamic contact angle tests, XRD, and FTIR spectroscopy were used to evaluate the wettability and chemical-structural changes in polymeric structure. The results showed that both alkali pretreatment and boiling water modification of the fiber improve the performance of bicomposite by creating morphological and chemical changes on the fiber surface leading to a better linking with polymeric matrix. Hot water pretreatment was more efficient in improving the crystallinity and hemicellulose degradation to create dimensional stability and reduced wettability. Alkali pre-treatment increased the wettability and water absorption of thermoplastic biocomposite. Boiling water pretreatment is recommended if the production of durable and low cost biocompatible composites with high physical properties is considered.