بهينه سازي نفوذ پذيري فيلم كامپوزيتي زيست تخريب پذير نشاسته PVA حاوي نانو ذرات دي اكسيد تيتانيم و سلولز

Permeability optimization of starch-PVA bionanocomposites containing titanium dioxide and cellulose nanoparticles

پلاستيك هاي مورد استفاده در بسته بندي مواد غذايي يكي از عوامل آلاينده محيط زيست به شمار مي روند، اين تركيبات به دليل دارا بودن ماهيت غير زيست تخريب پذير در محيط زيست باقي مانده و آلودگي هاي زيست محيطي را موجب مي شوند. براي حل اين مشكل، پژوهشگران به فكر استفاده از پلي مرهاي زيست تخريب پذير در بسته-بندي مواد غذايي افتاده اند. نشاسته يكي از اين تركيبات به شمار مي رود كه به دليل دارا بودن قيمت ارزان، تجديد-پذيري و فراواني در طبيعت مورد توجّه زيادي قرار دارد. هر چند فيلم خالص نشاسته داراي معايبي مانند خاصيت آبدوستي شديد نشاسته و دارا بودن خواص مكانيكي نسبتاً ضعيف، مي باشد كه استفاده از آن را در توليد فيلم هاي مورد استفاده در بسته بندي محدود مي سازد. در اين پژوهش براي بهبود ويژگي هاي نفوذپذيري فيلم نشاسته از ميزان ثابت 10% سيتريك اسيد و 10% پلي وينيل الكل و همچنين مقادير مختلف دو نانوذرّه نانوويسكرسلولز (CNW) و دي اكسيد تيتانيمTiO2)) به صورت توام استفاده شده و مقادير مختلف گليسرول (GLY) نيز مورد بررسي قرار گرفت. در نهايت اثرات اين تركيبات بر روي نفوذپذيري نسبت به بخارآب (WVP) و فيلم هاي بيونانوكامپوزيت نشاسته مورد بررسي و مقادير بهينه آن ها با طرح مركب مركزي توسط روش سطح پاسخ (RSM) تعيين گرديد. به منظور بهبود ويژگي هاي فيلم نشاسته كه از CNW استفاده شد، توسط مراحل مختلف از كرك پنبه استخراج شد و ساختار و اندازه ذرات آن توسط TEM مورد بررسي قرار گرفت. اثرات غلظت TiO2 و CNWبه صورت درجه دوم، غلظت GLY به صورت خطي و درجه دوم و تاثير متقابل CNW و GLY بر WVP معني دار بود و مشاهده گرديد استفاده توام CNW و TiO2 باعث بهبود خواص نفوذپذيري زيست نانوكامپوزيت حاصل شده و تاثيرگذاري CNW در كاهش ميزان WVP بيشتر از TiO2 مي باشد و مقادير بهينه متغيرهاي TiO2، CNW و GLY به ترتيب 118/0، 30/0 گرم و 06/1 سي-سي بود.

The plastics used in food packaging are one of the important causes of environmental pollution due to their non-biodegradable nature. To solve this problem, researchers have studied and extended the biodegradable polymers in food packaging. Starch is one of the important biodegradable polymers which is of great interest due to being cheap, renewable, and abundant in nature. Although pure starch film has several disadvantages, such as hydrophilic property and having relatively poor mechanical properties, which limits its usage in packaging. In this research, to improve the properties of starch films, a constant level of citric acid and polyvinyl alcohol and different values of cellulose nano whiskers (CNW) and TiO2 nanoparticles were used. CNW were produced by the acid hydrolysis method from cotton linter and the structure and size of the particles were studied by transmission electron microscopy (TEM). Effects of TiO2 and CNW concentrations as quadratic and glycerol concentration as linear and quadratic and interaction effect between GLY and CNW were significant on water vapour permeability (WVP). It shows that combined use of TiO2 and CNW improve permeability properties and CNW is more effective in reducing the permeability.