خواص مكانيكي، ممانعتي و حرارتي فيلم هاي نانوكامپوزيت زيين حاوي مونت موريلونيت

Mechanical, Barrier and Thermal Properties of Zein/Montmorillonite Nanocomposite

استفاده از نانوپركننده ها راه كاري مناسب به منظور بهبود خواص فيلم هاي بسته بندي از جنس بيوپليمرها است. در اين پژوهش، فيلم نانوكامپوزيت زيين- مونت موريلونيت به روش قالب گيري محلول تهيه و خواص ساختاري مكانيكي، ممانعتي و حرارتي آن بررسي شد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه مطابق الگوهاي پراش پرتو ايكس، ساختار كامپوزيت هاي حاصل به صورت ورقه ورقه است. مقدار مونت موريلونيت تاثير معناداري بر خواص مكانيكي، ممانعتي و حرارتي فيلم زيين دارد. بيشترين مقدار مقاومت كششي (62/22 مگاپاسكال) و ازدياد طول (65/9 درصد) به ترتيب مربوط به نانوكامپوزيت هاي زيين حاوي 10 و صفر درصد مونت موريلونيت است. با افزايش ميزان مونت موريلونيت از صفر تا 5 درصد، جذب رطوبت به ميزان 28 درصد كاهش مي يابد؛ در حالي كه نفوذپذيري نسبت به بخار آب در مورد فيلم هاي حاوي 10 درصد مونت موريلونيت به طور معناداري افزايش مي يابد. همچنين، با افزايش ميزان مونت موريلونيت از صفر به 10 درصد، دماي تخريب حرارتي فيلم زيين در نقطه مربوط به افت وزن 50 درصد از 353 به 373 درجه سلسيوس مي رسد. نتايج حاصل حاكي از بهبود خصوصيات مكانيكي، ممانعتي و حرارتي فيلم زيين در حضور درصدهاي مختلف مونت موريلونيت است؛ البته پراكندگي يكنواخت مونت موريلونيت در شبكه فيلم زييني عامل بسيار مهمي در بهبود خصوصيات فيلم هاي حاصل به شمار مي رود.

The use of nanofillers is a good strategy to improve the properties of biopolymer-based packaging films. The present study prepared zein-based nanocomposite film containing montmorillonite using the solvent casting method. Mechanical, barrier, and thermal properties of the film were investigated. The x-ray diffraction patterns indicated that the composite film has an exfoliated structure.The results showed that the montmorillonite significantly improved the mechanical, barrier, and thermal properties of the zein film. The highest elongation (9.65%) and tensile strength (22.62 MPa) were obtained for the zein nanocoposites containing 0 and 10% montmorillonite, respectively. Increasing the montmorillonite content from 0% to 5% decreased the water vapor permeability of the zein film from 1.73 to 1.23 (28%). This parameter significantly increased (1.93) in film containing 10% montmorillonite. The thermal degradation temperature of zein film increased (from 353 to 373 °C) by increasing the montmorillonite content from 0% to 10%. The results revealed that a small amount of montmorillonite can improve the mechanical and barrier properties of zein film, although uniform dispersion of montmorillonite in the zein network is essential to improving the properties of the film.