مهندسی علوم صنایع چوب و کاغذ

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

تهیه و ارزیابی خواص نانوفیبر سلولز تهیه شده با روش آسیاب
ساعت ۱٠:۳٢ ‎ق.ظ روز یکشنبه ٢٢ دی ۱۳٩٢ 

 

 

 

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

مجله پژوهشهای علوم و فنآوری چوب و جنگل

مقاله 9، دوره 20، شماره 2، تابستان 1392، صفحه 139-149   اصل مقاله (1569 K)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی
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 کاملاً کارآمد بوده است. مطالعه‌های پراش پرتو ایکس نشان داد که درجه کریستالی و ضخامت کریستال در میکروفیبرها به‌ترتیب 79 درصد و 1/5 نانومتر بوده که در اثر فرایند آسیاب این مقادیر به‌ترتیب به 73 درصد و 6/4 نانومتر برای نانوفیبرهای سلولزی کاهش یافتند. این تغییرات بیانگر اثر قابل‌ملاحظه نیروهای فشاری و برشی سنگ‌های آسیاب بر ساختار کریستال سلولز است. بر خلاف ته‌نشینی سوسپانسیون خمیر اولیه (میکروفیبر) پس از 2 دقیقه، سوسپانسیون نانوفیبر کاملاً پایدار بوده است. شفافیت کیفی فیلم میکروفیبر بسیار کم‌تر از شفافیت کیفی فیلم نانوفیبر و مقدار نفوذپذیری آن (320 میکرومتر بر پاسکال در ثانیه) بسیار بیش‌تر از نفوذپذیری فیلم نانوفیبر (06/1 میکرومتر بر پاسکال در ثانیه) بوده که نشان می‌دهد با کوچک‌سازی ابعاد سلولز از مقیاس میکرو به نانو، سطح ویژه و پیوند افزایش یافته و ساختار فیلم به‌دست آمده یکنواختی بیش‌تر و تخلخل کم‌تری می‌یابد.
کلیدواژگان
واژه‌های کلیدی: میکروفیبر سلولزی؛ آسیاب؛ نانوفیبر سلولزی؛ خواص فیزیکی
عنوان مقاله [ENGLISH]
Preparation and properties of ground cellulose nanofibers
چکیده [ENGLISH]
The alpha cellulose of softwoods (microfibers) was turned to cellulose nanofibers using ultra-fine friction 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 checking stability 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.
کلیدواژگان [ENGLISH]
Keywords: Cellulose microfiber, Grinding, Cellulose nanofiber, Physical properties