بخشی از مقاله
چکیده:
دراین مطالعه، نانو ذرات اکسید روي به روش سل- ژل سنتز شد. آزمون پراش ایکس تشکیل فاز نانو اکسید روي را نشان داد.
میکروسکوپ الکترونی عبوري نشان داد شکل ذرات به صورت کروي و اندازه ذرات در حدود 30 نانو متر است. با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز در حدود 435 cm-1 پیوند Zn-O برقرار است. نانو اکسید روي در سه سطح 1، 3 و 5 درصد وزنی به ماتریس پلیمري پلی وینیل الکل افزوده شد و نماي سطحی فیلمها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ذرات به طور یکنواخت توزیع شدهاند. افزودن 1 تا 3 درصد وزنی نانو اکسید رونی باعث افزایش مقاومت کششی حدود %38 و کاهش نفوذ بخار به مقدار %32 شد. با افزایش نانو ذرات اکسید از 1 درصد به 5 درصد مقدارL و E افزایش یافت.
مقدمه
براي محافظت مواد غذایی در برابر اکسیدها ومیکروبها توصیه میشود، این مواد به صورت مناسبی بستهبندي شوند. یک بستهبندي مناسب باید ضمن حفظ کیفیت اولیه مواد باعث افزایش ماندگاري مواد غذایی شود. امروزه بیشترین موادي که براي بسته بندي مواد غذایی استفاده می شود ازسوختهاي فسیلی تهیه می شوند که غیر قابل تجزیه هستند. که مشکل جدي برای محیط زیست بوجود میآورند
نگرانیهاي زیست محیطی ناشی از مصرف این مواد سبب شده که در سالهاي اخیر فیلم هاي زیست تخریب پذیر مورد توجه محققین قرار بگیرد. با این وجود استفاده از فیلم هاي خوراکی زیست تخریب پذیر به دلیل مشکلاتی - مانند شکننده بودن، ممانعت ضعیف در برابر تبادل گازي - که دارند استفاده از آنها محدود شده است
مواد نانو موادي هستند که اندازه آنها حداقل در یک بعد کمتر از 100نانومتر باشد، در این صورت مواد بوجود آمده داراي خواص مکانیکی، شیمیایی، حرارتی و الکتریکی منحصر به فردي نسبت به مواد معمولی خواهند داشت
یکی از عواملی که باعث بهبود عملکرد مواد نانویی میشود افزایش نسبت سطح به حجم ذرات نانویی موجود در آنها است. این ویژگی سبب شده است که تحقیق و توسعه نانوکامپوزیتها براي بسته بندي مواد غذایی در سالهاي اخیر مورد توجه محققین قرار گیرد. پلیمرهاي نانوکامپوزیت ترکیبی از یک ماتریس پلیمري و تقویت کننده هایی است که حداقل یک بعد در مقیاس نانو دارند. این تقویت کننده به مقدار کم 5 - درصد وزنی - باعث بهبود خواص حرارتی ، مکانیکی و کاهش نفوذ پذیري به رطوبت وگاز دارند
در سال هاي اخیراکسید روي به دلیل گاف انرژي1 مستقیم و بالا، سازگاري با محیط زیست، غیرسمی، فناوري آسان و پایداري شیمیایی خوب مطالعات زیادي روي این نانو ماده انجام شده است .
همچنین به علت ویژگیهاي الکتریکی، نوري و مغناطیسی کاربرد زیادي در زمینههاي الکترونیک، سلولهاي خورشیدي، اکسیدهاي رساناي شفاف و مبدلهاي پیزوالکتریکی پیدا کرده است . - Nair et al., 2011 - نانو اکسید روي و اکسیدهاي فلزي دیگري همچون اکسید منیزیم، دي اکسید تیتانیوم و اکسید مس فعالیت ضد میکروبی قابل ملاحظهاي دارد
اکسید روي به دلیل دارا بودن خاصیت ضدمیکروبی در PH خنثی و سازگاري زیستی بالا در حوزه هایی که در تماس مستقیم با انسان میباشد، مورد توجه قرار گرفته است. این ماده سبب شده است تا در مقایسه با نانو نقره که غیرسمی وظاهري سفید دارد
براي تقویت پلیمرهاي مورد استفاده در بستهبندي مواد غذایی مورد توجه قرار گیرد . - Vigneshwaran et al., 2000 - این ماده با روشهاي گوناگونی از جمله تبخیر لیزري - Somey et al., 1995 - 2، رسوب شیمیایی بخار - Sing et al., 2008 - 3، هیدروترمال و سل-ژل5 با مورفولوژي مختلف سنتز می شود. با این وجود سل-ژل به دلیل اینکه فرآیندي ارزان، داراي خلوص بالا و تولید محصولی با ترکیبی یکنواخت در دماي معمولی صورت میگیرد، روش محبوب براي سنتز نانو مواد است
پلی وینیل الکل6 پلیمري با قابلیت انحلال بالا در آب به عنوان مادهاي زیست تخریبپذیر شناخته میشود
به طور کلی ترکیبی از اکسید روي در پلی وینیل الکل باعث بهبود خواص الکتریکی، نوري و مکانیکی آن می شود . در بحث نانو مواد، نانو کامپوزیت ها از اهمیت خاصی برخوردار هستند. مواد نانو کامپوزیت به آن دسته از موادي اطلاق می شود که فاز تقویت کننده آن داراي ابعادي در مقیاس یک تا صد نانومتر باشد
در تحقیقی فیلمی شامل چیتوسان، پلی وینیل الکل، اکسید روي و منعطف کننده ویژگی ساختاري نانو فیلم بررسی شد و با افزودن نانو اکسید روي فیلم ها خواص ضد میکروبی از خود نشان داده اند
درگزارشی از ویژگی ویسکوالاستیک و حرارتی فیلم کامپوزیت اکسید روي، پلی وینیل الکل و پلی اتیلن اکسید آمده است که با افزودن نانو اکسید روي این ویژگی ها بهبود یافت . همچنین در گزارش دیگري که ویژگی دي الکتریک نانو فیلم اکسید روي و پلی وینیل الکل بررسی شده، به طوري که در غلظت کم نانو اکسید روي مقدار دي الکتریک در فرکانس بالاتر کم شده است
هدف از این تحقیق بررسی تاثیر غلظت نانو اکسید روي که با تکنیک سل- ژل سنتز شده اند، بر خواص فیزیکی ونانوکامپوزیت پلیمري است که به عنوان فیلمهاي زیست تخریب پذیر براي بسته بندي مواد غذایی مورد استفاده قرار میگیرد.
مواد و روش ها
مواد
براي سنتز نانو کامپوزیتهاي پلی وینیل الکل مواد اولیه مختلفی نیاز است که نیترات روي ، اتانول از شرکت شارلو اسپانیا، اسید استیک و اتیلنگلیکول از شرکت مجللی ایران و پلی وینیل الکل و گلیسیرول شرکت مرك آلمان تهیه شدند. لازم به ذکر است آزمایشات لازم در سنتز نانو و نانوکامپوزیت این مطالعه در مرکز پژوهشی علوم و فناوري نانو و آزمایشات فیزیکی و مکانیکی در کارگاه ماشین هاي کشاورزي، دانشگاه فردوسی مشهد انجام شده است..
روش ها
سنتز نانو اکسید روي
براي سنتزنانو پودر اکسید روي از روش سل-ژل استفاده شد . براي این منظور محلول همگن شامل نیترات روي 6 آبه، اتانول و آب دیونیزه - 1:1 - به عنوان حلال، اتیلن گلیکول و اسید استیک به ترتیب به عنوان پلیمرساز
