بررسي ويژگي‏هاي نانوچندسازه‏هاي تهيه‏شده از پلي‏‏لاكتيك اسيدِ تقويت‏‏شده با نانو‌الياف سلولزي

Characterization of Cellulose Reinforced Polylactic Acid Solution Cast Nanocomposite

نانو كامپوزیت‌های زیست تخریب‌پذیر بر پایة پلی‌لاكتیك اسید، تقویت‌شده با نانو الیاف سلولز استیله شده و با روش قالب‌ریزی حلال و در فاز محلول ساخته شدند. نانو الیاف در سه سطح 1 ،3 و 5 درصد وزن فیلم اضافه شد. ریزساختار، بازدارندگی، همچنین خواص مكانیكی، فیزیكی و حرارتی نانوكامپوزیت‌ها مطالعه شد. ریزنگاره‌های میكروسكوپ الكترونی توزیع یكنواخت نانوذرات در ماتریس پلیمر در درصدهای كم را نشان داد و نتایج آزمون‌های دیگر را تأیید كرد. نتایج حاصل از نفوذپذیری آزمون‌های بخار آب نشان داد كه استفاده از نانوالیاف استیله آثار قابل توجهی در نفوذپذیری فیلم نداشت. با توجه به پراكنش خوب نانو الیاف در سطح 1 و 3 درصد خواص كشش‌پذیری (افزایش طول) نانو كامپوزیت بهبود قابل توجهی داشت ولی با افزایش درصد نانو الیاف، تجمع بین الیاف زیاد شد و نانو كامپوزیت از حالت پلاستیكی خارج و تبدیل به ماده‌ای سخت و شكننده می‌شود. این امر باعث افزایش قابل توجه در مدول الاستیسیته می‌شود. اثر تقویت‌كنندگی نانوالیاف در تركیب با پلی‌لاكتیك اسید باعث افزایش كمی در دمای گذر شیشه‌ای و درجه حرارت ذوب‌شدن شد. با این حال، رفتار حرارتی فیلم‌های نانوكامپوزیتی الگوی بسیار مشابه به فیلم PLA خالص را نشان می‌دهد.

Polylactic acid based Biodegradable nanocomposites reinforced with acetylated nanocellulose were fabricated with solution casting procedure. The nanocomposites were prepared by adding 1, 3 and 5% nanofiber loadings. The microstructure, physical, mechanical and thermal properties of the prepared nanocomposites were investigated. Scanning electronic microscope (SEM) analysis of the composites confirmed the uniform distribution of nanoparticles within the matrix at low percentages. According to water vapor barrier test results, acetylated fibers did not improve the permeability of the prepared composites. Tensile strength (elongation) of nanocomposites had improved significantly by reinforcing with nanofibers due to the good dispersion of nanofibers at 1 and 3 percent, while the increase of nanofiber led to an aggregation and a brittle film with increased modulus of elasticity. Reinforcing effect of nanocellulose caused an increase in glass transition and melting temperature of the composites. However, the thermal behavior of nanocomposite and pure PLA films showed a very similar pattern.