پليمريزاسيون پيوندي متيل متاكريلات بر سطح نشاسته ذرت در محيط آبي براي تهيه يك زيست پلاستيك فرايند پذير

Graft Copolymerization of Methyl Methacrylate on Corn Starch Surface in an Aqueous Medium for Preparation of a Processable Bioplastic

در اين پژوهش پيوندزني متيل متاكريلات بر سطح نشاسته در يك سامانه پليمريزاسيون دوغابي به منظور تهيه يك زيست پلاستيك، موردبررسي آزمايشگاهي قرارگرفته است. تاثير عامل هايي مانند دماي پليمريزاسيون، درصد وزني مونومر متيل متاكريلات و نيز درصد وزني آغازگر بر درصد پيوند زني مورد مطالعه قرار گرفت و بيش ترين درصد پيوند زني (34%) در شرايط بهينه دما (°C 75)، درصد وزني مونومر به نشاسته (80%) و درصد وزني آغازگر به نشاسته (5/2%) به دست آمد. نتيجه هاي پيوند زني نشان مي دهد با افزايش دما تا دماي بهينه، درصد تبديل كل، درصد پيوند زني و درصد هموپليمر افزايش مي يابند و پس از دماي بهينه تنها درصد هموپليمر روند افزايشي دارد. نتيجه هاي بررسي پارامتر درصد وزني مونومر نشان مي دهد تا درصد وزني بهينه پارامترهاي پيوند زني افزايش مي يابد و پس از آن درصد پيوندزني كاهش، درصد هموپليمر افزايش و درصد تبديل به تقريب ثابت مي ماند. نتيجه هاي بررسي پارامتر درصد وزني آغازگر روند همانندي با نتيجه هاي پارامتر درصد وزني مونومر نشان داد، اما درصد تبديل كل در اين حالت پس از نقطه بهينه همچنان روند افزايشي دارد. با استفاده از پرتو سنجي فروسرخ انتقال فوريه و بررسي تصويرهاي SEM، پس از استخراج هموپليمر از كوپليمر به دست آمده، مشخص مي شود كه پلي (متيل متاكريلات) بر سطح نشاسته پيوند زده شده است. نتيجه هاي تصويرهاي SEM نشان مي دهد ريخت شناسي گرانول هاي نشاسته خالص پس از پيوند زني به طور كامل تغيير كرده است و ساختار كروي شكل آن به طور كامل تخريب شده است. همچنين براي بررسي فرايند پذيري كوپليمر، از آزمون MFI استفاده شد و ديده شد با افزايش درصد پيوند زني، شاخص جريان مذاب كوپليمر افزايش مي يابد؛ درنتيجه فرايند پذيري بهبود مي يابد.

In this study, a graft copolymer of Methyl MethAcrylate (MMA), on Corn Starch (CS) backbone, by slurry polymerization was carried out in order to the preparation of a bioplastic. The effect of temperature, MMA/ Starch weight ratio and amount of the initiator on the percentage of grafting was investigated. A maximum grafting (34%) was obtained using the weight ratio of MMA/starch (80%), initiator/starch (2.5%) and temperature (75˚C). Results showed that increase in polymerization temperature up to optimum temperature (75˚C) causes to increase in the percentage of grafting, percentage of homopolymer and the total monomer conversion and after that just the percentage of homopolymer increases. Results showed that by increasing monomer weight percent up to optimal percent (80%), the percentage of grafting increased. Beyond the optimal weight ratio of the monomer, percentage of grafting was decreased, amount of the homopolymer increased and the total conversion almost remained constant. Effect of the weight ratio of the initiator on the percentage of the grafting and amount of homopolymer was similar to the effect of the weight ratio of the monomer, with the difference that the total conversion of the monomer was increased with the weight ratio of the initiator beyond the optimal amount (2.5%). FT-IR spectra of extracted samples showed a peak at 1730 cm as evidence on the grafting of PMMA on starch. SEM micrographs illustrated the presence of patches of PMMA on the surface of bulk starch. The Melt Flow Index (MFI) measurements were carried out in order to evaluate the processability of the copolymer and the results showed that by increasing the percentage of grafting, MFI of the copolymer was increased and the processing properties of samples were improved, consequently.