اثر مونت موريلونيت (MMT) بر مشخصه هاي ساختاري، نوري و حرارتي فيلم نانوكامپوزيتي نشاسته سيب زميني توليد شده در ايران

The Effect of Montmorillonite (MMT) on Structural, Thermal and Optical Properties of Iranian Potato Starch Based Nanobiocomposite Films

در اين تحقيق با استفاده از روش قالب ريزي، فيلم هاي نانوبيو كامپوزيتي نشاسته سيب زميني نرم شده با گليسرول حاوي چهار سطح نانورس مونت موريلونيت(۰ ، ۳ ، ۵% وزني- وزني نشاسته) توليد شدند. نتايج آزمون گرماسنجي پويشي تفاضلي (DSC)، افزايش دماهاي ذوب و انتقال شيشه اي و بهبود خواص حرارتي نانوبيو كامپوزيت در اثر افزودن نانورس را نشان داد. حضور 5 درصد نانورس در فيلم نشاسته سبب افزايش دماي انتقال شيشه اي و ذوب از °C 6/185 و °C ۲۸۲/۹ فيلم PS به ترتيب به °C ۲۰۳/۵ و °C ۳۰۴/۶ شده است. آزمون طيف سنجي UV-Vis، براي مطالعه اثر حفاظتي فيلم هاي نانوبيوكامپوزيتي PS-MMT در مقابل پرتو هاي نور فرابنفش و مرئي مورد استفاده قرار گرفت. افزودن 5 درصد نانورس اثر معني داري بر پارامترهاي رنگي (L*، b* و a*)، اختلاف رنگ كلي (AE) و انديس سفيدي نداشت اما انديس زردي را به طور معني داري كاهش داد. با افزايش غلظت MMT در ساختار فيلم به 5 درصد، تغيير معناداري در ميزان عبور پرتوهاي نور مرئي و كدورت مشاهده نگرديد اما ميزان عبور پرتوهاي فرابنفش نواحي UV-C، UV-B و UV-A به ترتيب بيش از 82، 38 و 11 درصد كاهش يافتند. بررسي ساختار شيميايي، خواص توپوگرافي، زبري و فازي فيلم هاي نانوبيو كامپوزيتي توسط آزمون هاي طيف سنجي فروسرخ (FT-IR) و ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) به ترتيب وجود پيوندهاي هيدروژني بين اجزاء تشكيل دهنده فيلم و پخش يكنواخت نانوصفحات رس در ماتريس نشاسته را نشان داد. از تصاوير توپوگرافي AFM براي مطالعه مورفولوژي و زبري سطحي استفاده شد. فيلم PS داراي سطحي صاف و حداقل پارمترهاي زبري بود. حضور 5 درصد نانورس سبب افزايش متوسط زبري (Ra) و انحراف معيار پروفيل ارزيابي شده (Rq) فيلم نشاسته خالص نرم شده از ۳۲/۴ و ۳۹/۹نانومتر به ترتيب به 119 و 147 نانومتر گرديد. تصاوير فازي AFM توزيع يكنواخت نانورس در ماتريس نشاسته را تاييد نمود.

In the present study، potato starch nanobiocomposites films plasticized with glycerol and containing four different montemorrillonite loading (0، 1، 3 and 5 wt% starch) were prepared via solution casting method. Differential scanning calorimetry (DSC) confirmed that the melting point and glass transition temperatures were increased and heat stability of the nanocomposites were improved. Upon 5% MMT loading، the glass transition and melting point of PS film were increased from 185.6 and 282.9 to 203.5 and 304.6، respectively. Colorimetry and UV-Vis spectroscopies were employed to evaluate the UV and visible-shielding efficiency of the PS-MMT nanocomposite films. Incorporationof 5% MMT did not have significant effect on color parameters (L*، b* and a*)، color differences (E) and whitness index، but decrease yellow index of the films. Presence of 5% MMT in film formulation successfully blocked more than 82، 38 and 11% of UV-A، UV-B and UV-C lights، while opacity and transparency of the films were unchanged. Investigation of chemical structure of nanobiocomposite films by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and Atomic force microscopy (AFM) and revealed the hydrogen bonds interactions between MMT and starch and uniform dispersion of MMTplatelets in the starch matrix، respectively. Also، AFM topography images were used to study the surface morphology and roughness of starch films. Plasticized starch (PS) film had smoother surfaces and a lower roughness parameter. Adding MMT to starch matrix caused to increase the average roughness (Ra) and the most frequently quantitative parameters of roughness (Rq) from 32.4 nm and 39.9 nm in PS film to 119 nm and 147 nm in PS-5%MMT، respectively. The AFM phase images described the uniformity of the starch-MMT mixtures.