ارزیابی میکرو و نانو فیبرلیگنوسلولز تهیه شده از الیاف خمیرکاغذ کارتن کنگره ای کهنه (OCC) با روش سوپر آسیاب دیسکی

سابقه و هدف: نانوسلولز و نانولیگنوسلولز به عنوان فراوان ترین نانوپلیمرهای زیستی در دهه اخیر توجه محققان رشته های مختلف را به خود جلب کرده است. روش سوپرآسیاب دیسکی خواص برجسته ای همچون سادگی، سرعت و راندمان زیاد تولید و تک مرحله ای بودن را دارا است. این خواص، برتری های ویژه ای در مقابل سایر روش های بالا به پایین تولید نانوسلولز دارد. مواد و روش ها: در این مطالعه، الیاف خمیر کارتن کنگره ای کهنه (OCC) با فرآیند سریع، ساده و تک مرحله ای سوپر آسیاب دیسکی به نانوفیبرهای لیگنوسلولزی تبدیل شدند. خواص فیبرهای لیگنوسلولزی شامل ویژگی های ریخت شناسی (قطر و توزیع قطری) با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FE-SEM)، آنالیز عنصری توسط روش اسپکتروسکپی پراش انرژی اشعه ایکس (EDX/EDS)، گرما وزن سنجی (TGA)، پایداری سوسپانسیون و نفوذپذیری به هوا در دو مقیاس میکرو و نانو مورد مطالعه قرار گرفت. یافته ها: مقایسه متوسط قطری میکرولیگنوسلولز (10±37 میکرومتر) و نانولیگنوسلولز (10±66 نانومتر) نشان داد که فرآیند آسیاب با کاهش قطر، در تولید نانولیگنوسلولز دارای عملکرد مطلوبی بوده است. بر خلاف ته نشینی سوسپانسیون خمیر اولیه (میکروفیبر) پس از 2 دقیقه، سوسپانسیون نانوفیبر کاملا پایدار بوده است. مقدار نفوذپذیری به هوا در فیلم میکرولیگنوسلولز (6/42 میکرومتر بر پاسکال در ثانیه) بسیار بیش تر از نفوذپذیری فیلم نانولیگنوسلولز (26/1 میکرومتر بر پاسکال در ثانیه) بوده که نشان می دهد با کوچک سازی ابعاد سلولز از مقیاس میکرو به نانو، سطح ویژه و پیوند افزایش یافته و ساختار فیلم به دست آمده یکنواختی بیش تر و تخلخل کم تری دارد. نتیجه گیری: به طور کلی نتایج این تحقیق حاکی از موفق بودن تولید میکرو و نانولیگنوسلولز و فیلم آن از خمیر کارتن کنگره-ای کهنه (OCC) است. تولید نانولیگنوسلولز و بررسی پتانسیل های آن در مقابل تولید نانوسلولز (عاری از لیگنین و همی-سلولزها) می تواند سبب مزایای متعدد کاربردی و صنعتی برای تجاری سازی بیشتر این فراورده با ارزش افزوده زیاد گردد. سابقه و هدف: نانوسلولز و نانولیگنوسلولز به عنوان فراوان ترین نانوپلیمرهای زیستی در دهه اخیر توجه محققان رشته های مختلف را به خود جلب کرده است. روش سوپرآسیاب دیسکی خواص برجسته ای همچون سادگی، سرعت و راندمان زیاد تولید و تک مرحله ای بودن را دارا است. این خواص، برتری های ویژه ای در مقابل سایر روش های بالا به پایین تولید نانوسلولز دارد. مواد و روش ها: در این مطالعه، الیاف خمیر کارتن کنگره ای کهنه (OCC) با فرآیند سریع، ساده و تک مرحله ای سوپر آسیاب دیسکی به نانوفیبرهای لیگنوسلولزی تبدیل شدند. خواص فیبرهای لیگنوسلولزی شامل ویژگی های ریخت شناسی (قطر و توزیع قطری) با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FE-SEM)، آنالیز عنصری توسط روش اسپکتروسکپی پراش انرژی اشعه ایکس (EDX/EDS)، گرما وزن سنجی (TGA)، پایداری سوسپانسیون و نفوذپذیری به هوا در دو مقیاس میکرو و نانو مورد مطالعه قرار گرفت. یافته ها: مقایسه متوسط قطری میکرولیگنوسلولز (10±37 میکرومتر) و نانولیگنوسلولز (10±66 نانومتر) نشان داد که فرآیند آسیاب با کاهش قطر، در تولید نانولیگنوسلولز دارای عملکرد مطلوبی بوده است. بر خلاف ته نشینی سوسپانسیون خمیر اولیه (میکروفیبر) پس از 2 دقیقه، سوسپانسیون نانوفیبر کاملا پایدار بوده است. مقدار نفوذپذیری به هوا در فیلم میکرولیگنوسلولز (6/42 میکرومتر بر پاسکال در ثانیه) بسیار بیش تر از نفوذپذیری فیلم نانولیگنوسلولز (26/1 میکرومتر بر پاسکال در ثانیه) بوده که نشان می دهد با کوچک سازی ابعاد سلولز از مقیاس میکرو به نانو، سطح ویژه و پیوند افزایش یافته و ساختار فیلم به دست آمده یکنواختی بیش تر و تخلخل کم تری دارد. نتیجه گیری: به طور کلی نتایج این تحقیق حاکی از موفق بودن تولید میکرو و نانولیگنوسلولز و فیلم آن از خمیر کارتن کنگره-ای کهنه (OCC) است. تولید نانولیگنوسلولز و بررسی پتانسیل های آن در مقابل تولید نانوسلولز (عاری از لیگنین و همی-سلولزها) می تواند سبب مزایای متعدد کاربردی و صنعتی برای تجاری سازی بیشتر این فراورده با ارزش افزوده زیاد گردد.

کلیدواژه ها:

سوپرآسیاب دیسکی ، کارتن کنگره ای کهنه ، میکروفیبرلیگنوسلولز ، نانوفیبرلیگنوسلولز