پلیمریزاسیون پیوندی متیل‌متاکریلات بر سطح نشاسته ذرت در محیط آبی برای تهیه یک زیست پلاستیک فرایند پذیر

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، صندوق پستی 8415683111، اصفهان، ایران

چکیده

در این پژوهش پیوندزنی متیل‌متاکریلات بر سطح نشاسته در یک سامانه پلیمریزاسیون دوغابی به‌منظور تهیه یک زیست پلاستیک، موردبررسی آزمایشگاهی قرارگرفته است. تأثیر عامل ­هایی مانند دمای پلیمریزاسیون، درصد وزنی مونومر متیل‌متاکریلات و نیز درصد وزنی آغازگر بر درصد پیوند زنی مورد مطالعه قرار گرفت و بیش‌ترین درصد پیوند زنی (34%) در شرایط بهینه‌دما (°C 75)، درصد وزنی مونومر به نشاسته (80%) و درصد وزنی آغازگر به نشاسته (5/2%) به دست آمد. نتیجه­ های پیوند زنی نشان می‌دهد با افزایش دما تا دمای بهینه، درصد تبدیل کل، درصد پیوند زنی و درصد هموپلیمر افزایش می‌یابند و پس از دمای بهینه تنها درصد هموپلیمر روند افزایشی دارد. نتیجه­ های بررسی پارامتر درصد وزنی مونومر نشان می‌دهد تا درصد وزنی بهینه پارامترهای پیوند زنی افزایش می‌یابد و پس از آن درصد پیوندزنی کاهش، درصد هموپلیمر افزایش و درصد تبدیل به تقریب ثابت می‌ماند. نتیجه­ های بررسی پارامتر درصد وزنی آغازگر روند همانندی با نتیجه­ های پارامتر درصد وزنی مونومر نشان داد، اما درصد تبدیل کل در این حالت پس از نقطه بهینه همچنان روند افزایشی دارد. با استفاده از پرتو سنجی فروسرخ انتقال فوریه و بررسی تصویرهای SEM، پس از استخراج هموپلیمر از کوپلیمر به‌دست‌آمده، مشخص می‌شود که پلی (متیل‌متاکریلات) بر سطح نشاسته پیوند زده‌شده است. نتیجه ­های تصویرهای SEM نشان می‌دهد ریخت شناسی گرانول‌های نشاسته خالص پس از پیوند زنی به طور کامل تغییر کرده است و ساختار کروی شکل آن به طور کامل تخریب‌شده است. همچنین برای بررسی فرایند پذیری کوپلیمر، از آزمون MFI استفاده شد و دیده شد با افزایش درصد پیوند زنی، شاخص جریان مذاب کوپلیمر افزایش می‌یابد؛ درنتیجه فرایند پذیری بهبود می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Stevens E.S., "Green Plastics: An Introduction to the New Science of Biodegradable Plastics", Princeton University Press, New Jersey, USA, (2002).

[2] Wurzburg O.B., "Introduction, in Modified Starches: Properties and Uses" (Ed. O.B. Wurzburg), CRC Press, Inc., Boca Raton, USA, (1986).

[3] Website of International Starch Institute, Aarhus, Denmark:

      http://www.starch.dk/isi/stat/rawmaterial.html, accessed on August 01, (2008).

[4] de Bragança R.M., Fowler P., "Industrial Markets for Starch", The Biocomposites Centre, University of Wales, Bangor, Gywnedd, UK, (2004).

[5] Liu H., Xie F., Yu L., Chen L., Lin L., Thermal Processing of Starch-Based Polymers, Progress in Polymer Science, 34: 1348-1368 (2009).

[6] ثابت­زاده، مریم؛ باقری، روح اله؛ معصومی، محمود؛ تهیه و بررسی ویژگی های آمیخته های پلی اتیلن سبک ـ نشاسته گرمانرم؛ قسمت اول: اثر سازگارکننده­ی PE-g-MA بر خواص مکانیکی و رفتار جریان، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران،32: 59 تا 69 (1392).

[7] میرزائی، امین؛ اعتصامی، نسرین؛ باقری، روح­اله؛ "بررسی خواص فرآیند پذیری نشاسته استری شده با مالئیک انیدرید در مخلوط کن داخلی"، دومین کنفرانس بین المللی یافته های نوین پژوهشی در شیمی و مهندسی شیمی، (1395).

[8] Zhai M.L., Yoshii F., Kume T., Hashim K., Syntheses of PVA/Starch Grafted Hydrogels by Irradiation, Carbohydrate Polymers, 50: 295- 303 (2002).

[9] Kiatkamjornwong S., Mongkolsawat K., Sonsuk M., Synthesis and Property Characterization of Cassava Starch Grafted Poly[acrylamide-co-(maleic acid)] Superabsorbent via γ-irradiation, Polymer, 43: 3915-3924 (2002).

[10] Kiatkamjornwong S., Thakeow P., Sonsuk M., Chemical modification of Cassava Starch for Degradable Polyethylene Sheets, Polymer Degradation and Stability, 73: 363-375 (2001).

[11] Celik M., Sacak M., Synthesis and Characterization of Starch-Poly(methyl methacrylate) Graft Copolymers, Applied Polymer Science, 86: 53–57 (2002).

[12] Wang S., Wang Q., Fan X., Xu J., Zhang Y., Yuan J., Jin H., Cavaco-Paulo A., Synthesis and Characterization of Starch-Poly(methyl acrylate) Graftcopolymers Using Horseradish Peroxidase, Carbohydrate Polymers, 136: 1010-1016 (2016).

[13] Lele V., Ceric Ion Initiated Graft Copolymerization of Insoluble Potato Starch with Acrylic Acid, International Journal of Applied Research, 1 (10): 107-110 (2015).

[14] Sheikh N., Akhavan A., Ataeivarjovi E., Radiation Grafting of Styrene on Starch with High Efficiency, Radiation Physics and Chemistry, 85: 189-192 (2013).

[15] Athawale V.D., Rathi S.C., Syntheses and Characterization of Starch-Poly(methacrylic acid) Graft Copolymers, Applied Polymer Science, 66: 1399-1403 (1997).

[16] Fakhru’l-razi A., Qudsieh I. Y. M., Wan Yunus W. M. Z., Ahmad M. B., Ab Rahman M.Z., Graft Copolymerization of Methyl Methacrylate onto Sago Starch Using Ceric Ammonium Nitrate and Potassium Persulfate as Redox Initiator Systems, Applied Polymer Science, 82: 1375-1381 (2001).

[17] Mostafa K.M., Graft Polymerization of Methacrylic Acid on Starch and Hydrolyzed Starches, Polymer Degradation and Stability, 50: 189-194 (1995).

[18] Cho C.G., Lee K.H., Woo S.W., Choi J.B., Hwang S.S., Preparation of Grafted Starch: Effect of Polymerization Method on Grafting Efficiency of Starch, Korean Industrial and Engineering Chemistry, 8: 866-871 (1997).

[19] Taghizadeh M.T., Mehrdad A., Kinetic Study of Graft Polymerization of Acrylic Acid and Ethyl Methacrylate onto Starch by Ceric Ammonium Nitrate, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 25(1): 1-12 (2006).

[20] Pimpan V., Thothong P., Synthesis of Cassava Starch-g-Poly(methyl methacrylate) Copolymers with Benzoyl Peroxide as an Initiator, Applied Polymer Science, 101: 4083–4089 (2006).

[21] Li M.C., Lee J.K., Cho U.R., Synthesis, Characterization, and Enzymatic Degradation of Starch-Grafted Poly(methyl methacrylate) Copolymer Films, Applied Polymer Science, 125: 405–414 (2012).

[22] Chu H.J., Wei H.L., Zhu J., Ultrasound Enhanced Radical Graft Polymerization of Starch and Butyl Acrylate, Chemical Engineering and Processing, 90: 1–5 (2015).

[23] Rahman L., Silong S., Zin W.M., Ab Rahman M.Z., Ahmad M., Haron J., Graft Copolymerization of Methyl Acrylate onto Sago Starch Using Ceric Ammonium Nitrate as an Initiator, Applied Polymer Science, 76(4): 516-523 (2000).

[24] Qudsieh I.Y.M., Fakhru'l-Razi A., Muyibi S.A., Ahmad M.B., Rahman M.Z.A., Zin Wan Yunus W.M., Preparation and Characterization of Poly(methyl methacrylate) Grafted Sago Starch Using Potassium Persulfate as Redox Initiator, Applied Polymer Science, 94: 1891-1897 (2004).