نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• روناک غلامی ¹
• بابک قنبرزاده ²
• جلال دهقان نیا ³
• علی اکبر انتظامی ⁴
• لیلا ابوالقاسمی فخری ⁵

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تبریز

² دانشیار گروه علوم و صنایع غذایی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

³ استادیار گروه علوم و صنایع غذایی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

⁴ استاد دانشکده شیمی دانشگاه تبریز

⁵ دانشجوی دکتری علوم و صنایع غذایی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

چکیده

هدف از این تحقیق بررسی تأثیر افزودن غلظت­های مختلف نانوبلورهای ­سلولز بر خواص فیزیکی نانوکامپوزیت نشاسته حاوی نانوبلور ­سلولز است.  برای بررسی نحوه پخش نانوذرات در ماتریکس پلیمر، از آزمون پراش اشعه­X استفاده شد.  مقاومت حرارتی و خواص مکانیکی فیلم­های نانوکامپوزیت به ترتیب با آزمون گرماسنجی پویشی تفاضلیو آزمون کشش بررسی شد.  بررسی خواص فیزیکی نمونه­های نانوکامپوزیت نشان می­دهد که افزودن نانوبلورهای سلولز به فیلم نشاسته، مقاومت به رطوبت فیلم­ها را بهبود می­بخشد.  با افزودن نانوبلورهای سلولز از صفر تا 9 درصد، استحکام کششی  از 9/5 تا 64/7 مگاپاسکال افزایش می­یابد و کرنش تا نقطه پاره شدن از 82/34 درصد به 66/20 درصد می­رسد؛ اما روند کاهشی مشاهده شده در تغییرات کرنش در نقطه پاره شدن، در نانوکامپوزیت­های حاوی غلظت­های بالای نانوبلور ­سلولز (5، 7 و 9 درصد)، معنی­دار نیست.  بروز این ویژگی­ها را می­توان به ساختار منظم بلوری و استحکام کششی بالای نانوالیاف سلولز و برهم­کنش­های هیدروژنی بین نانوالیاف سلولز و زنجیره­های پلیمر نسبت داد.  بررسی مقاومت حرارتی نمونه­های نانوکامپوزیت نشان می­دهد که دمای ذوب فیلم نشاسته­ خالص 218 درجه سلسیوس است که با افزایش غلظت نانوذرات تا 9 درصد، به 5/251 درجه سلسیوس می­رسد؛ اما با افزایش غلظت نانوذرات، دمای انتقال شیشه­ای نمونه­های نانوکامپوزیت کاهش پیدا می­کند.  این نتایج نشان می­دهند که عملکرد نانوبلور ­سلولز در نواحی بی­شکل (آمورف) و بلوری نشاسته، متفاوت است.  نتایج آزمون پراش اشعه Xنشان می دهد در ساختار کامپوزیت نانوذرات خواص بلوری خود را حفظ می­کنند ولی موجب تغییر الگوی پراش نشاسته نمی­شوند.

کلیدواژه‌ها

• نانوبلور سلولز
• نانوکامپوزیت
• نشاسته

20.1001.1.26454531.1393.15.4.3.6

موضوعات

• مهندسی صنایع غذایی
• نانوتکنولوژی

عنوان مقاله [English]

Physicochemical Properties of Potato Starch-NCC Based Nanocomposites

چکیده [English]

This study investigated the effect of different concentrations of nanocrystalline cellulose (NCC) on the physical properties of starch-NCC nanocomposites. The nanoparticle distribution in the polymer matrix was investigated using x-ray diffraction. The heat resistance and mechanical properties of the film were measured by differential scanning calorimetry and tensile testing. Investigation of nanocomposite properties showed that the addition of NCC to starch film increased the moisture resistance of the film. With the addition of up to 9% NCC, the ultimate tensile strength of the nanocomposite samples increased from 5.9 to 7.64 MPa and the strain-to-break decreased from 34.82% to 20.66%. This trend was not significant for nanocomposite samples containing high concentrations of NCC (5%, 7%, 9%) because of their crystalline nature, the unique mechanical properties of the cellulose and the establishment of hydrogen bonds between the starch and cellulose nanoparticles. Investigation of thermal resistance of the nanocomposite samples showed that the addition of up to 9% NCC increased the melting point of the film from 218 to 251.5 °C. Increasing the NCC concentration decreased the glass transition temperature of the nanocomposite samples. The results show that the performance of the NCC differed in the amorphous and crystalline regions of the starch.

کلیدواژه‌ها [English]

• nanocomposite
• NCC
• starch