بررسی رفتار زیست تخریب پذیری آمیخته های پلی آمید 6/ نشاسته گرمانرم به روش پاسخ رویه سطح

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، آلیاژ­های پلی­آمید­6 (PA6)و نشاسته تهیه شد. نخست، اصلاح شیمیایی و گرمانرم کردن نشاسته توسط مالئیک ­انیدرید و گلیسرول درشرایط گوناگون، در حالت مذاب انجام شد. سپس، آلیاژهای پلی­ آمید­6/ نشاسته، در شرایط گوناگون تهیه و زیست­تخریب­پذیری آن­ها مطالعه شد. در هر دو مرحله، طراحی آزمایش به روش آنالیز رویه سطح (RSM) انجام شد. نتیجه­ ها طبق بخش اول، افزایش مقدار مالئیک ­انیدرید تأثیر بسیار خوبی بر افزایش درجه استخلاف آن روی نشاسته داشت، همچنین افزایش دما و زمان اصلاح نشاسته، تا زمانی که موجب تخریب مواد نشود، اثر مثبت بر درجه استخلاف نشان داد. در زمان حدود ده دقیقه و دمای °C140 و میزان مالئیک ­انیدرید % 6-4، بیش ­ترین میزان استخلاف مالئیک ­انیدرید روی نشاسته به دست آمد. در مرحله دوم، میزان زیست­ تخریب­ پذیری آلیاژهای تهیه شده با درصدهای گوناگون، بر حسب درصد کاهش وزنی در محیط لجن فعال، تا 90 روز، بررسی شد. با افزایش میزان استخلاف و مقدار نشاسته اصلاح شده در آلیاژ، اثر مثبت چشمگیری بر تخریب پلیمر دیده شد تا جایی که نمونه با مقدار % 30 نشاسته اصلاح شده پس از گذشت 75 روز، حدود % 45 وزنی تخریب شد. با استفاده از روش پاسخ رویه سطح (RSM)، نمودارهای صفحه­ای ترسیم و اثرهای متغیرها به ­طور همزمان مورد بررسی قرار گرفت. همچنین رابطه­ های بین پاسخ و متغیرها، به ­صورت چند جمله ­ای از RSM استخراج شد که درصد خطای بسیار کمی داشتند و پیش­ب ینی آن­ها با نتیجه­های تجربی قیاس شد، که هم پوشانی خوبی را نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Griffin G.J.L., Particulate Starch Based Products in Chemistry and Technology of Biodegradable Polymers, Springer Blackie, London, Chap. 3: (1994).

[2] Chandra R., Rustgi R., Biodegradable Polymers, Prog. Polym. Sci., 23: 1273-1335 (1998).

[3] حنیفی، سعید؛ احمدی، شروین؛ ارومیه ­ای، عبدالرسول،خواص مکانیکی و زیست­ تخریب­ پذیری آمیخته­ های پلی­ پروپیلن- نشاسته تقویت شده با نانوخاک ­رس،  مجله علوم و تکنولوژ یپلیمر، (2)26: 139 تا 148 (1392).

[4]Kvien I., Sugiyama J., Votrubec M., and Oksmanbec K., Characterization of Starch Based Nanocomposites, J. Mater. Sci., 42: 8163-8171 (2007).

[5] ثابت­زاده، مریم؛ باقری، روح­الله؛ معصومی، محمود، تهیه و بررسی ویژگی­های آمیخته­های پلی­اتیلن سبک ـ نشاسته گرما­نرم؛ قسمت اول: اثر سازگار­کننده­ی PE-g-MA بر خواص مکانیکی و رفتار جریان، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)32: 59 تا 69 (1392).

[6] Follaina N., Jolyb C., Doleb P., and Bliarda C., Properties of Starch Based Blends. Part 2. Influence of Poly(vinyl alcohol) Addition and Photocrosslinking on Starch Based Materials Mechanical Properties, Carbohyd. Polym., 60: 185-192, (2005).

[7] جمشیدیکلجاهی، نسرین؛ قنبرزاده، بابک؛ دهقان­نیا، جلال؛ انتظامی، علی­اکبر؛ صوتی خیابانی، محمود، زیست­ نانوکامپوزیت بر پایه نشاسته نرم­شده شامل نانوتاربلور سلولوز و نانوذرات تیتانیم دی­اکسید: مطالعه ساختار و نفوذپذیری بخار آب، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، (3)27: 179 تا 192 (1393).

[8]Rosa D., Guedes C.G.F., and Carvalho C., Processing and Thermal, Mechanical and Morphological Characterization of Postconsumer Polyolefins/Thermoplastic Starch Blends,
J. Mater. Sci., 42: 551-557 (2007).

[9] Scott G., "Polymers and the Environment", Springer, Royal Society of Chemistry, (1999).

[10] ارومیه­اى، عبدالرسول؛ طاهرزادهلارى، طاهره؛ کلاته، خدیجه، مطالعه ویژگى­هاى فیزیکى ـ مکانیکی فیلم­های تهیه شده از مخلوط پلی­اتیلن و نشاسته، نشریهپژوهش­های شیمی کاربردی، (4)15: 83 تا 103 (1389).

[11]Albertson A.C., Barenstedt C., Karlsson S. and Lindberg T., Degradation Product Pattern and Morphology Changes as Means to Differentiate Abiotically and Biotically Aged Degradable Polyethylene, Polymer, 36: 3075-3083 (1995).

[12] Villar M.A., Thomas E.L. and Armstrong R.C., Rheological Properties of Thermoplastic Starch and Starch/Poly (ethyleneco-vinyl alcohol) Blends, Polymer, 36: 1869-1876 (1995).

[13] Vaidya V.R. and Bhattacharya M., Properties of Blends of Starch and Synthetic Polymers Containing Anhydride Groups, J. Appl.Polym. Sci., 52: 617-628 (1994).

[14] Lawrence S.S.T., Wali P.S. and Willet J. L., Starch-Filled Ternary Polymer Composites. I: Dynamic Mechanical Properties, Polym.Eng. Sci., 43: 1250-1260 (2003).

[15] Raj B. and Sankar U.K., Low Density Polyethylene/Starch Blend Films for Food Packaging Applications, Adva. Polym.Technol., 23: 32-45 (2004).

[16] Rodriguez-Gonzalez F. J., Ramsay B. A., Favis B.D., High Performance LDPE/Thermoplastic Starch Blends: A Sustainable Alternative to Pure Polyethylene, Polymer, 44: 1517-1528 (2003).

[17] محمدی، محسن؛ باریکانی، مهدی، بررسی اختلاط، شکل شناسی و خواص مکانیکی آمیزه­های پلی­اتیلن ـ نشاسته ـ پلی­کاپرولاکتون، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، (3)18: 181 تا 190 (1384).

[18] ثابت­زاده، مریم؛ باقری، روح­الله؛ معصومی، محمود، تهیه و بررسی ویژگی­های آمیخته­های پلی­اتیلن سبک ـ نشاسته گرما­نرم؛ قسمت دوم: رفتار جذب آب، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)32: 25 تا 30 (1392).

[19] چگنی، اسماء؛ بهرامی، علی؛ خانی، مجتبی؛ غفاری، محمد داوود، بررسی ساز و کار اثر منبع نیتروژن موجود در محیط کشت روی PH محیط و تولید پلی­گاماگلوتامات توسط فلاووباکتریوم، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)34: 87 تا 96 (1394).

[20] پروینزاده، مازیار، آب­کافت آنزیمی الیاف نایلون 66 با استفاده از آنزیم پروتئاز، نشریه پژوهش­های شیمی کاربردی، (4)13:  13 تا 22 (1389).

[21]Garcia M.A., Martino M.N., Zaritzky N.E., Microstructural Characterization of Plasticized Starch‐Based Films, Starch, 52: 118-124 (2000).

[22]Rosa D., Guedes C.G.F., and Carvalho C., Processing and Thermal, Mechanical and Morphological Characterization of Post-Consumer Polyolefins/Thermoplastic Starch Blends, J. Mater. Sci., 42: 551-557 (2007).

[23]Raquez J.M., Nabar Y., Narayan R., and Dubois P., In Situ Compatibilization of Maleated Thermoplastic Starch/Polyester Melt‐Blends by Reactive Extrusion, Polym. Eng. Sci., 48: 1747- 1754 (2008).

[24] رحیمیبندرآبادی، سعید؛ احسانینمین، پروین؛ قاسمی، اسماعیل؛ عزیزی، حامد؛ کرابی، محمد، سازگاری، شکل شناسی، خواص مکانیکی و زیست­تخریب­پذیری آمیخته­های پلی (استیرن ـ اتیلن ـ پروپیلن ـ استیرن)ـ نشاسته گرما­نرم اصلاح شده، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، (4)29: 311 تا 321 (1395).

[25] Raquez S.F., Mujyambere J.M.V., and Liu M., Synthesis of Carboxymethyl Starch with High Degree of Substitution by a Modified Dry Process, Adv. Mater. Res., 233: 306-310 (2011).

[26] Wang S., Yu J. and Yu J., Influence of Maleic Anhydride on the Compatibility of Thermal Plasticized Starch and Linear Lowdensity Polyethylene, J. Appl. Polym. Sci., 93: 686-695 (2004).

[27] Rodriguez-Gonzalez F.J., Ramsay B.A., Favis B.D., High Performance LDPE/Thermoplastic Starch Blends: A Sustainable Alternative to Pure Polyethylene, Polymer, 44: 1517-1526 (2003).

[28] غفوری، مرتضی؛ محمدی، ناصر؛ غفاریان، سید رضا، بررسی اثر سازگار­کننده بر چسبندگی پلی­اتیلن به نشاسته نرم­شده، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، (3)19: 217 تا 223 (1385).

[29] Gunawan, E. R., Basri, M., Rahman, M., Study on Response Surface Methodology (RSM) of Lipase-Catalyzed Synthesis of Palm-Based Wax Ester, Enzyme Microb. Technol., 37: 739–744 (2005).