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).
[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).
[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).