نانوالیاف سلولز

زیری به خاطر همراهی در فضای صمیمی دوستانه قدردانی می نمایم.

چکیده
خمیر نیمه رنگ بری شده سودای باگاس پس از تهیه از کارخانه کاغذ پارس، با استفاده از توالی رنگ بری DED در آزمایشگاه رنگ بری شد. پس از تعیین ویژگی های شیمیایی این خمیرکاغذ، مراحل آماده سازی برای تهیه نانوالیاف سلولزی شامل پالایش اولیه، تعیین درجه روانی و پالایش ثانویه انجام گردید و از خمیر پالایش شده با درجه روانی SR?29 برای تولید نانوالیاف سلولزی استفاده شد. نانوالیاف سلولزی به روش مکانیکی و با استفاده از دستگاه همگن ساز با فشار بسیار زیاد و در دو شرایط کاملاً متفاوت شامل: ۱- سه و پنج مرحله عبور از همگن ساز و ۲- پیش تیمار با آنزیم اندوگلوکاناز و سه و پنج مرحله عبور از همگن ساز تولید گردید. ویژگی های فیزیکی، مقاومتی و نوری نانوکاغذ های تولید شده اندازه گیری شد و تاثیر روشهای مختلف پیش تیمار ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش تعداد مراحل عبور از همگن ساز، ویژگی های فیزیکی نانوکاغذها بهبود یافته و ویژگی های مقاومتی آنها افزایش یافت و این مشاهدات برای نانوکاغذهای با پیش تیمار آنزیمی به مراتب بهتر بوده است. برای بررسی نقش همی سلولزها در ابعاد نانو، خمیرکاغذ حل شونده با استفاده از تیمار قلیایی هیدروکسید سدیم تولید شد و نانوالیاف سلولزی و نانوکاغذ نیز از این خمیر به روشهای ذکر شده در فوق تولید شد و ویژگی های فیزیکی، مقاومتی و نوری نانوکاغذ های ساخته شده از خمیرحل شونده با خمیرکاغذ رنگ بری شده سودای باگاس مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مقاومت های مکانیکی (شاخص مقاومت کششی) نانوکاغذ های ساخته شده از خمیرحل شونده کمتر از خمیرکاغذ رنگ بری شده سودای باگاس بوده است. همچنین نانوالیاف سلولزی در سه سطح (یک، سه و پنج درصد) به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی به خمیر نیمه رنگ بری شده سودای باگاس اضافه گردید و ویژگی های خمیر شامل مقدار ماندگاری و زمان زهکش و ویژگی های فیزیکی، مقاومتی و نوری کاغذ تعیین و ارزیابی شد. نتایج نشان داد که با افزایش سطح اختلاط نانوالیاف سلولزی از یک تا پنج درصد ویژگی های فیزیکی کاغذ بهبود یافته و ویژگیهای مقاومتی آنها در مقایسه با خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده (به عنوان نمونه شاهد) به طور قابل ملاحظهای افزایش یافته است. پلی اکریل آمید کاتیونی منجر به بهبود ماندگاری نانوالیاف سلولزی در بافت کاغذ شده و کاغذ های حاوی این ماده دارای بیشترین ویژگی های مقاومتی بودند که تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی نیز شاهدی بر این ادعا بوده اند. جالب این است که کاغذ ساخته شده از یک درصد نانوالیاف سلولزی در ترکیب با یک دهم درصد پلی اکریل آمید کاتیونی در مقایسه با خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده سودای باگاس دارای زمان زهکش مشابه بودند ولی شاخص مقاومت کششی آن به مقدار بسیار زیادی بهبود یافته است. بنابراین در این پژوهش استفاده از مقدار اندکی نانوالیاف سلولزی به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی دارای اثرات مثبتی به لحاظ مجموع ویژگیهای بوده که به لحاظ صنعتی می تواند قابل توجه باشد.
کلمات کلیدی: خمیر باگاس، رنگ بری DED، نانوالیاف سلولزی، اندوگلوکاناز، پلی اکریل آمید کاتیونی، ماندگاری و ویژگی های خمیرکاغذ

فهرست مطالب
ردیف
عنوان
صفحه

فصل اول
۱
۱
مقدمه و کلیات
۲
۱-۱
سلولز
۲
۱-۲
باگاس (تفاله نیشکر)
۳
۱-۳
نانومواد
۴
۱-۴
نانو الیاف سلولزی
۴
۱-۵
روشهای تولید نانو الیاف سلولزی
۶
۱-۵-۱
همگن ساز
۶
۱-۵-۲
ریزسیال ساز
۷
۱-۵-۳
آسیابهای پرقدرت
۸
۱-۵-۴
خرد کردن انجمادی
۹
۱-۶
پیش تیمار های مناسب برای تولید نانو الیاف سلولزی
۹
۱-۷
کاربرد های نانو الیاف سلولزی
۱۱
۱-۷-۱
تقویت کننده در چند سازه ها
۱۱
۱-۷-۲
تقویت کننده در صنایع بسته بندی
۱۱
۱-۷-۳
تقویت کننده در صنایع خمیر و کاغذ
۱۲
۱-۸
نقش همی سلولزها در میزان فیبریله شدن نانوالیاف سلولزی
۱۳
۱-۹
باگاس به عنوان ماده اولیه مهم برای تهیه نانوالیاف سلولزی
۱۳
۱-۱۰
فرضیه های تحقیق
۱۴
۱-۱۱
اهداف تحقیق
۱۵

فصل دوم
۱۶
۲
مروری بر مطالعات
۱۷
۲-۱
مطالعات انجام شده در داخل کشور
۱۷
۲-۱-۱
فیلم میکروفیبریله شده، فیلم نانوفیبریله شده، نانوکاغذ و نانوچند سازه
۱۷
۲-۱-۲
سلولز نانوفیبریله شده به عنوان تقویت کننده
۱۸
۲-۲
مطالعات انجام شده در خارج از کشور
۱۸
۲-۲-۱
تولید فیلم میکروفیبریله شده، فیلم نانوفیبریله شده و نانوکاغذ
۱۸
۲-۲-۲
استفاده از روش پیش تیمار شیمیاییTEMPO برای تولید سلولز نانوفیبریله شده، فیلم و نانوکاغذ تهیه شده از آن
۲۰
۲-۲-۳
استفاده از سلولز میکروفیبریله و نانوفیبریله شده به عنوان تقویت کننده در کاغذ
۲۲
۲-۲-۴
تاثیر همی سلولزها بر میزان فیبریله شدن سلولز در ابعاد نانو
۲۳

INLINE  تیتانیوم دی اکسید

فصل سوم
۲۴
۳
مواد و روشها
۲۵
۳-۱
مواد
۲۵
۳-۱-۱
خمیر نیمه رنگ بری شده سودای باگاس
۲۵
۳-۱-۲
مواد مورد نیاز برای تعیین عدد کاپا
۲۵
۳-۱-۳
مواد مورد نیاز برای تهیه دی اکسید کلر۲ClO
۲۵
۳-۱-۴
خمیر رنگ بری شده(DED) سودای باگاس
۲۵
۳-۱-۵
مواد مورد نیاز برای پیش تیمار آنزیمی
۲۶
۳-۱-۵-۱
بافر آنزیم اندوگلوکاناز
۲۶
۳-۱-۵-۲
آنزیم اندوگلوکاناز
۲۶
۳-۱-۶
مواد شیمیایی مورد استفاده برای تهیه خمیر حل شونده
۲۶
۳-۱-۷
مواد شیمیایی مورد استفاده برای شستشوی خمیر حل شونده
۲۶
۳-۱-۸
مواد کمک ماندگاری
۲۷
۳-۱-۸-۱
پلی اکریل آمید کاتیونی
۲۷
۳-۱-۲
دستگاه ها و تجهیزات مورد استفاده
۲۷
۳-۲
روشها
۲۸
۳-۲-۱
مکان و روش نمونه برداری
۲۸
۳-۲-۲
تعیین ترکیبات شیمیایی خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده، رنگ بری شده سودا و خمیرحل شونده سودای باگاس
۲۸
۳-۲-۳
رنگبری خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده سودای باگاس
۲۹
۳-۲-۳-۱
طرز تهیه دی اکسید کلر ۲ClO و آنالیز آن
۲۹
۳-۲-۳-۲
شرایط رنگبری دو مرحله ای با دی اکسید کلر (DED)
۳۰
۳-۲-۴
تعیین ویژگیهای خمیرهای نیمه رنگ بری شده و رنگ بری شده سودای باگاس
۳۰
۳-۲-۴-۱
عدد کاپا
۳۰
۳-۲-۴-۲
درجه روانی
۳۱
۳-۲-۴-۳
ابعاد الیاف
۳۱
۳-۲-۴-۴
گرانروی خمیرکاغذ
۳۱
۳-۲-۴-۵
درجه بسپارش و وزن ملکولی خمیرکاغذ
۳۲
۳-۲-۴-۶
تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی
۳۲
۳-۲-۵
پالایش خمیرکاغذ رنگ بری شده(DED) سودای باگاس
۳۳
۳-۲-۶
روش پیش تیمار آنزیمی
۳۳
۳-۲-۷
تهیه نانوالیاف سلولزی بدون پیش تیمار (سه و پنج مرحله عبور از همگن ساز)
۳۳
۳-۲-۸
تهیه نانو الیاف سلولزی با پیش تیمار آنزیمی(سه و پنج مرحله عبور از همگن ساز)
۳۴
۳-۲-۹
تهیه نانوکاغذ به روش قالب گیری سوسپانسیونی از نانوالیاف سلولزی تهیه شده در بند های۳-۲-۷ ، ۳-۲-۸
۳۴
۳-۲-۱۰
خمیر کاغذ حل شونده
۳۵
۳-۲-۱۰-۱
روش تهیه
۳۵
۳-۲-۱۰-۲
روش شستشو
۳۵
۳-۲-۱۱
تعیین درجه روانی، گرانروی و درجه بسپارش خمیرکاغذ حل شونده
۳۶
۳-۲-۱۲
پالایش خمیر حل شونده وتهیه دوغاب از آن
۳۶
۳-۲-۱۳
تولید نانو الیاف سلولزی بدون پیش تیمار و تیمار آنزیمی از خمیر حل شونده مطابق با بند های ۳-۲-۷ و ۳-۲-۸
۳۶
۳-۲-۱۴
تهیه نانوکاغذ
۳۶
۳-۲-۱۵
تهیه تصاویر الکترونی پیمایشی از نانوکاغذ های ساخته شده در بندهای ۳-۲-۹ و ۳-۲-۱۴
۳۷
۳-۲-۱۶
پالایش خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده سودای باگاس
۳۸
۳-۲-۱۷
آماده سازی پلی اکریل آمید کاتیونی
۳۸
۳-۲-۱۸
تهیه کاغذ دست سازآزمایشگاهی از خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده سودای باگاس
۳۸
۳-۲-۱۹
تهیه دوغاب برای تهیه کاغذ های دست ساز ترکیبی
۳۹
۳-۲-۲۰
بررسی میزان ماندگاری در گذر نخست نانوالیاف سلولزی
۳۹
۳-۲-۲۱
اندازه گیری زمان آبگیری از خمیرکاغذ
۴۰
۳-۲-۲۲
تولید کاغذ های دست ساز ترکیبی
۴۰
۳-۲-۲۲-۱
کاغذ های دست ساز ترکیبی به نسبتهای ۱،۳ و۵ درصد نانو الیاف سلولزی بدون پیش تیمار
۴۰
۳-۲-۲۲-۲
کاغذ های دست ساز ترکیبی به نسبتهای ۱،۳ و۵ درصد نانو الیاف سلولزی با پیش تیمار آنزیمی
۴۱
۳-۲-۲۳
تولید کاغذ های دست ساز ترکیبی در اختلاط با پلی اکریل آمید کاتیونی به نسبت ۱/۰ و ۳/۰ درصد و ۱ و ۵ درصد نانو الیاف سلولزی بدون پیش تیمار
۴۱
۳-۲-۲۴
تهیه تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی از کاغذ های ترکیبی
۴۳
۳-۲-۲۵
ویژگی های نانوکاغذ و کاغذ های دست ساز ترکیبی
۴۴
۳-۲-۲۵-۱
ویژگی های فیزیکی
۴۴
۳-۲-۲۵-۱-۱
وزن پایه
۴۴
۳-۲-۲۵-۱-۲
ضخامت و دانسیته
۴۴
۳-۲-۲۵-۱-۳
مقاومت کاغذ نسبت به عبور هوا
۴۴
۳-۲-۲۵-۱-۴
ناهمواری سطح
۴۴
۳-۲-۲۵-۲
ویژگی های مقاومتی
۴۵
۳-۲-۲۵-۲-۱
شاخص مقاومت کششی
۴۵
۳-۲-۲۵-۲-۲
شاخص مقاومت پارگی
۴۵
۳-۲-۲۵-۳
ویژگی های نوری
۴۵
۳-۲-۲۵-۳-۱
روشنی
۴۵
۳-۲-۲۵-۳-۲
ماتی
۴۵
۳-۲-۲۵-۳-۳
ضریب پخش نور
۴۶
۳-۲-۲۶
طرح آماری
۴۶

فصل چهارم
۴۷
۴
نتایج و بحث
۴۸
۴-۱
ویژگی های خمیرکاغذ سودای باگاس
۴۸
۴-۱-۱
ویژگی های خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده سودای باگاس
۴۸
۴-۱-۱-۱
ترکیبات شیمیایی
۴۸
۴-۱-۱-۲
عدد کاپا و مقدار لیگنین
۴۸
۴-۱-۱-۳
ابعاد الیاف
۴۹
۴-۱-۱-۴
گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی
۴۹
۴-۱-۱-۵
درجه روانی
۵۰
۴-۱-۲
ویژگی های خمیرکاغذ رنگ بری شده سودای باگاس
۵۰
۴-۱-۲-۱
ترکیبات شیمیایی
۵۰
۴-۱-۲-۲
عدد کاپا و مقدار لیگنین
۵۱
۴-۱-۲-۳
ابعاد الیاف
۵۱
۴-۱-۲-۴
تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی
۵۲
۴-۱-۲-۵
گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی
۵۳
۴-۱-۲-۶
درجه روانی خمیرکاغذ رنگ بری شده سودای باگاس
۵۴
۴-۲
ویژگی های نانو الیاف سلولزی
۵۴
۴-۲-۱
نانوالیاف سلولزی تهیه شده از خمیر سودای باگاس بدون پیش تیمار
۵۴
۴-۲-۱-۱
گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی
۵۴
۴-۲-۱-۲
ضخامت نانوالیاف سلولزی
۵۵
۴-۲-۱-۳
ناهمواری سطح
۵۶
۴-۲-۱-۴
مرفولوژی
۵۷
۴-۲-۲
نانوالیاف سلولزی تهیه شده از خمیر سودای باگاس با پیش تیمار آنزیمی
۵۷
۴-۲-۲-۱
گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی
۵۷
۴-۲-۲-۲
ضخامت نانوالیاف سلولزی
۵۸
۴-۲-۲-۳
ناهمواری سطح
۵۹
۴-۲-۲-۴
مرفولوژی
۶۰
۴-۲-۳
مقایسه گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی نانوالیاف سلولزی تهیه شده از روشهای کاملاً مکانیکی و آنزیمی- مکانیکی
۶۰
۴-۳
ویژگی های نانوکاغذ
۶۳
۴-۳-۱
نانو کاغذ تهیه شده به روش قالب گیری سوسپانسیونی از نانو الیاف سلولزی با تیمار های کاملاً مکانیکی و آنزیمی- مکانیکی
۶۳
۴-۳-۱-۱
ویژگی های فیزیکی
۶۳
۴-۳-۱-۱-۱
وزن پایه
۶۳
۴-۳-۱-۱-۲
ضخامت
۶۳
۴-۳-۱-۱-۳
دانسیته و تخلخل
۶۴
۴-۳-۱-۱-۴
ناهمواری سطح
۶۶
۴-۳-۱-۲
ویژگی های مقاومتی
۶۷
۴-۳-۱-۲-۱
شاخص مقاومت کششی
۶۷
۴-۳-۱-۲-۲
شاخص مقاومت پارگی
۶۸
۴-۳-۱-۳
ویژگی های نوری
۶۹
۴-۳-۱-۳-۱
روشنی
۷۰
۴-۳-۱-۳-۲
ماتی
۷۰
۴-۳-۱-۳-۳
ضریب پخش نور
۷۲
۴-۳-۱-۴
تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی
۷۳
۴-۳-۱-۴-۱
نانوالیاف سلولزی تهیه شده با سه مرحله عبور از همگن ساز
۷۳
۴-۳-۱-۴-۲
نانوالیاف سلولزی تهیه شده با سه مرحله عبور از همگن ساز و با پیش تیمار آنزیمی
۷۴
۴-۳-۱-۴-۳
نانوالیاف سلولزی تهیه شده با پنج مرحله عبور از همگن ساز
۷۵
۴-۳-۱-۴-۴
نانوالیاف سلولزی تهیه شده با پنج مرحله عبور از همگن ساز و با پیش تیمار آنزیمی
۷۶
۴-۴
تاثیراختلاط ۱، ۳ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف بر ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و نوری کاغذ حاصل از خمیر نیمه رنگ بری شده سودای باگاس
۷۷
۴-۴-۱
ویژگی های خمیرکاغذ
۷۷
۴-۴-۱-۱
زمان زهکش
۷۷
۴-۴-۱-۲
ماندگاری در گذر نخست
۷۸
۴-۴-۲
ویژگی های کاغذ
۷۹
۴-۴-۲-۱
ویژگی های فیزیکی
۷۹
۴-۴-۲-۱-۱
ضخامت
۷۹
۴-۴-۲-۱-۲
چگالی
۸۰
۴-۴-۲-۱-۳
مقاومت نسبت به عبور هوا
۸۱
۴-۴-۲-۲
مکانیکی
۸۲
۴-۴-۲-۲-۱
شاخص مقاومت کششی
۸۲
۴-۴-۲-۲-۲
شاخص مقاومت پارگی
۸۳
۴-۴-۲-۳
نوری
۸۴
۴-۴-۲-۳-۱
روشنی
۸۴
۴-۴-۲-۳-۲
ماتی
۸۵
۴-۴-۲-۳-۳
ضریب پخش نور
۸۶
۴-۴-۲-۴
تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی
۸۸
۴-۴-۲-۴-۱
خمیر کاغذ نیمه شیمیایی سودای باگاس
۸۸
۴-۴-۲-۴-۲
ترکیب خمیرکاغذ نیمه شیمیایی سودای باگاس با نانوالیاف سلولزی
۸۸
۴-۵
تاثیراختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی بر ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و نوری کاغذ حاصل از خمیر نیمه رنگ بری شده سودای باگاس
۸۹
۴-۵-۱
ویژگی های خمیرکاغذ
۸۹
۴-۵-۱-۱
زمان زهکش
۸۹
۴-۵-۱-۲
ماندگاری در گذر نخست
۹۱
۴-۵-۲
ویژگی های کاغذ
۹۲
۴-۵-۲-۱
فیزیکی
۹۲
۴-۵-۲-۱-۱
ضخامت
۹۲
۴-۵-۲-۱-۲
چگالی
۹۳
۴-۵-۲-۱-۳
مقاومت نسبت به عبور هوا
۹۴
۴-۵-۲-۲
مکانیکی
۹۵
۴-۵-۲-۲-۱
شاخص مقاومت کششی
۹۵
۴-۵-۲-۲-۲
شاخص مقاومت پارگی
۹۷
۴-۵-۲-۳
نوری
۹۸
۴-۵-۲-۳-۱
روشنی
۹۸
۴-۵-۲-۳-۲
ماتی
۹۹
۴-۵-۲-۳-۳
ضریب پخش نور
۱۰۰
۴-۵-۲-۴
تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی
۱۰۱
۴-۵-۲-۴-۱
کاغذ های ساخته شده از اختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطح ۱/۰ درصد
۱۰۱
۴-۵-۲-۴-۲
کاغذ های ساخته شده از اختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطح ۳/۰ درصد
۱۰۲
۴-۶
خمیرکاغذ حل شونده
۱۰۳
۴-۶-۱
ویژگی های خمیرکاغذ حل شونده
۱۰۳
۴-۶-۱-۱
ترکیبات

دیدگاهتان را بنویسید