رئولوژي تعليق‌هاي نانو ذرات سلولوزي و اهميت كاربردي آن‌ها در پليمرهاي گرانروكشسان

Rheology of Cellulosic Nanoparticles Suspensions and their Applied Importance in Viscoelastic Polymers

نانو ذرات سلولوزي افزون بر وزن كم، داراي مزيت‌هايي چون تجديد‌پذيري، قابليت بازيافت، فرايندپذيري و زيست‌سازگاري هستند. فيلم‌هاي حاوي نانوذرات سلولوزي با توجه به عملكرد خوب و سدگري اكسيژن، به‌عنوان پوشش و لايه مياني در محصولات بسته‌بندي به‌كار مي‌روند. با توجه به منشأ طبيعي، بديهي است كه جايگزيني برخي از تقويت‌كننده‌هاي سنتزي با اين نانوذرات مي‌تواند از آلودگي محيط زيست بكاهد. ويژگي‌هاي نانوذرات سلولوزي مي‌تواند از طريق بررسي ويژگي‌هاي رئولوژي ژل نانوذرات انجام گيرد. تعليق حاوي نانوذرات سلولوزي به‌طور گسترده، در صنايع خمير و كاغذ به‌عنوان پوشش‌دهنده، در كامپوزيت‌ها، چاپ‌هاي سه‌بعدي و به‌عنوان غشاهاي سلولوزي به‌كار مي‌روند. براي كاربرد‌هاي يادشده، تعليق نانوذرات سلولوزي در معرض نيروهاي برشي قرار مي‌گيرند. بنابراين، برخورداري از دانش دقيق درباره رفتار رئولوژيكي تعليق نانوذرات سلولوزي تحت نيروي برشي زياد در ارتباط با چنين فرايندهاي صنعتي، ضروري است. مطالعات زيادي در مورد ويژگي‌هاي رئولوژيكي نانوذرات سلولوزي انجام شده كه اطلاعاتي درباره ويژگي اين مواد و رفتار آن‌ها حين استفاده به ما مي‌دهد. در اين مقاله، به ويژگي‌هاي رئولوژيكي نانوذرات سلولوزي و مفاهيمي همچون ويژگي‌هاي گرانروكشسان خطي، مانند مدول ذخيره و مدول اتلاف وابسته به بسامد، شاخص‌هاي رفتار جريان برشي نظير گرانروي ظاهري و تنش برشي به‌عنوان تابعي از سرعت برش، پرداخته شده است.

In addition to light weight, cellulose nanoparticles have advantages such as renewability, recyclability, processability, and biocompatibility. Films containing cellulose nanoparticles are used as coatings and intermediate layers in packaging products due to their good performance and oxygen barrier. Given its natural origin, it is obvious that the replacement of some synthetic reinforcements with these nanoparticles can reduce environmental pollution. The properties of cellulose nanoparticles can be determined by investigating the rheological properties of the nanoparticles gel. Suspensions containing cellulose nanoparticles are widely used in the pulp and paper industries as coatings, in composites, 3D printing, and as cellulose membranes. For these applications, suspensions of cellulose nanoparticles are exposed to shear forces. Therefore, having accurate knowledge of the rheological behavior of suspended cellulose nanoparticles under high shear force in relation to such industrial processes is essential. There have been many studies on the rheological properties of cellulose nanoparticles that provide information about the properties of these materials and their behavior during usage. In the present review, the rheological properties of cellulose nanoparticles and concepts such as linear viscoelastic, properties such as frequency dependent storage modulus/loss modulus, shear flow behavior indices such as apparent viscosity and shear stress as a function of shear rate are discussed.