مهندسی علوم صنایع چوب و کاغذ

××وبلاگ تخصصی مهندسی علوم و صنایع چوب و کاغذ **

تهیه و ارزیابی خواص نانوفیبرسلولز تهیه شده با روش آسیاب
ساعت ۱:۳٩ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ۱٢ امرداد ۱۳٩۱ 

این مقاله فارسی (داخلی) که یک مقاله علمی پژوهشی از بنده و تیم همکار می باشد در مجله علوم و تکنولوژی چوب و جنگل پذیرش شده است و انشاء الله به زودی چاپ خواهد شد.

  • Hadilam, M., Afra, E., Ghasemian, A., Yousefi, H. 2012. Preparation and properties of ground cellulose nanofibers. Journal of Wood and Forest Sci. and Technol. Accepted.

تهیه و ارزیابی خواص نانوفیبرسلولز تهیه شده با روش آسیاب

محمد مهدی هادیلام، الیاس افرا، علی قاسمیان، حسین یوسفی

چکیده

در این مطالعه، الیاف بلند آلفا سلولز سوزنی­برگان (میکروفیبر) با فرآیند سریع، ساده و تک­مرحله­ای آسیاب به نانوفیبرهای سلولزی تبدیل شدند. خواص فیبرهای سلولزی شامل ویژگی­های مرفولوژیک (قطر و توزیع قطری)، تغییرات ساختاری کریستال (ضخامت کریستال و درجه کریستالی)، پایداری سوسپانسیون و خواص فیزیکی فیلم (شفافیت و نفوذپذیری) در دو مقیاس میکرو و نانو مطالعه شد. مقایسه متوسط قطری میکروفیبرها (10±33 میکرومتر) و نانوفیبرها (11±28 نانومتر) نشان داد که فرآیند آسیاب با کاهش 1200 برابر قطر، در تولید نانوفیبرها کاملا کارآمد بوده است. مطالعه­های پراش پرتو ایکس نشان داد که درجه کریستالی و ضخامت کریستال در میکروفیبرها به ترتیب 79% و 1/5 نانومتر بوده که در اثر فرایند آسیاب این مقادیر به ترتیب به 73% و 6/4 نانومتر برای نانوفیبرهای سلولزی کاهش یافتند. این تغییرات حاکی از اثر قابل ملاحظه نیروهای فشاری و برشی سنگ­های آسیاب بر ساختار کریستال سلولز است. علیرغم ته­نشینی سوسپانسیون خمیر اولیه (میکروفیبر) پس از 2 دقیقه، سوسپانسیون نانوفیبر کاملا پایدار بوده است. شفافیت کیفی فیلم میکروفیبر بسیار کمتر از شفافیت کیفی فیلم نانوفیبر و مقدار نفوذپذیری آن (µmPa-1s-1 320) بسیار بیشتر از نفوذپذیری فیلم نانوفیبر (µmPa-1s-1 06/1) بوده که نشان می­دهد با کوچک­سازی ابعاد سلولز از مقیاس میکرو به نانو، سطح ویژه و پیوند افزایش یافته و ساختار فیلم حاصل یکنواختی بیشتر و تخلخل کمتری می­یابد.

 

Preparation and properties of ground cellulose nanofibers

Mohamad Mehdi Hadilam, Elyas Afra, Ali Ghasemian, Hossein Yousefi4

 

 

Abstract

   The alpha cellulose of softwoods (microfibers) was turned into cellulose nanofibers using grinding process as a simple, fast and one-step downsizing method. The effect of grinding on fiber diameter, crystallite size, crystallinity, suspension stability together with the transparency and air permeability of sheets made from micro- and nanofibers was investigated. The average diameter of microfibers and nanofibers was 33±10 µm and 28±11 nm, respectively. The results of X-ray scattering demonstrated that the crystallinity and crystallite size of microfiber was 79% and 5.1 nm, respectively. During grinding process, the crystallinity and crystallite size decreased to 73% and 4.6 nm, respectively. The suspension of microfibers was unstable over time, while the nanofiber suspension had a long-term stability. The air-permeability of microfiber and nanofiber sheets was 320 and 1.06 µmPa-1s-1, respectively. The qualitative transparency of microfiber sheet was distinguishably lower than that of nanofiber sheet.

 

Keyword: Cellulose microfiber, grinding, cellulose nanofiber, physical properties