تأثير لايه‌هاي خودسامان كايتوزان- نانوسيليكا بر روي الياف لينتر پنبه و خواص كاغذ تهيه‌شده از آن

Effect of chitosan-nanosilica self-assembly layers chitosan- on cotton linter fibers and the paper properties

با فن لایه به لایه می­توان خصوصیات سطحی الیاف سلولزی را اصلاح نمود. یكی از منابع سلولزی مهم غیرچوبی و صنعتی در دنیا، الیاف پنبه است. الیاف لینتر پنبه نیز به‌‌عنوان یكی از فرآورده‌های جانبی مهم به همراه الیاف پنبه تولید می­شوند كه یكی از منابع مهم الیاف سلولزی است كه در صنعت كاغذسازی جهت تولید كاغذ بادوام مورداستفاده قرار می­گیرد. در این تحقیق تأثیر جذب متناوب لایه­های كایتوزان كاتیونی و نانوسیلیكای آنیونی بر روند اصلاح سطح الیاف لینتر پنبه موردبررسی قرار گرفت. جذب مواد بر سطح الیاف سلولزی از طریق تیتراسیون الكترولیت تحلیل شد. آزمایش­ها در تشكیل لایه كاتیونی در 4-3 ≈pH و در تشكیل لایه آنیونی در 10-9 ≈pH با سرعت هم زدن 750 دور بر دقیقه و زمان لایه‌نشانی 15 دقیقه برای تشكیل یك تا سه لایه انجام شد. كاغذ­های دست­ساز با گرماژ 60 گرم بر مترمربع با استفاده از الیاف خمیر عمل­آوری شده به روش چندلایه با كایتوزان و نانوسیلیكا تهیه گردید و خواص ساختاری و قابلیت پیوندپذیری آن ارزیابی گردید. قابلیت پیوندپذیری الیاف با تشكیل لایه­های پلیمری در سطح الیاف، بهبودیافته كه تغییرات حاصله در سطوح الیاف با استفاده از تصویربرداری الیاف با میكروسكوپ الكترونی ارزیابی شد. نتایج نشان داد كه در اثر عمل‌آوری‌های انجام‌شده، چگالی ظاهری كاغذ و هم­چنین قابلیت پیوندپذیری الیاف به‌واسطه افزایش جاذبه الكترواستاتیكی بین پلی كاتیون و آنیون موجود در سطح الیاف بهبودیافته است. چگالی ظاهری در كاغذ به‌طور معنی‌داری نسبت به خمیر عمل­آوری نشده افزایش‌یافته است. به‌طوری‌كه شاخص مقاومت به كشش كاغذ با لایه‌نشانی سه لایه نسبت به خمیر عمل‌آوری نشده تقریباً 16 درصد افزایش‌یافته است. ضریب شكل­گیری كاغذ بعد از تشكیل چندلایه‌های پلیمری به‌آرامی كاهش‌یافته است.

Surface properties of cellulosic fibers can be modified by Layer-by-Layer (LbL) technique. Cotton fibers are one of important non-wood and industrial cellulosic resources in the world. Cotton linters is produced as a by-product accompany with cotton fibers which is used as a significant cellulosic sources in paper industry for producing durable paper. In this research, the influence of alternate adsorption of cationic chitosan and anionic Nanosilica on modification of fiber surface of cotton linter was investigated. The adsorption of materials on cellulosic fibers was analyzed via electrolyte titration. Experiments were conducted at pH≈3-4 for formation of cationic layer and pH≈9-10 for formation of anionic layer applying stirring rate of about 750rpm, for15 minute deposition time to construct 1 to 3 layers. Hand sheets of about 60 g/ m2 basis weight were made form modified pulp fibers prepared by multilayering of chitosan and nanosilica, then their structural properties and bonding ability were evaluated. Bonding ability of fibers was improved by polyelectrolyte multilayering (PEM) on the surface of cotton linter fibers which was visualized by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM).The results showed that apparent density and also bonding ability was improved in the treated fibers because of the increased electrostatic attraction between polycation and anion sites existed on the fiber surface. Apparant density of paper was improved remarkably compared to the untreated fibers. Tensile index of the sheet was increased about 16% with consecutive adsorption onto the cotton linter fibers compared to untreated fibers. Formation index of paper was slightly deteriorated after polyelectrolytes multilayering.