اثر اصلاح سطحی با اولئیک اسید بر خواص فیزیکی نانوالیاف سلولوز

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی، گروه علوم و صنایع غذایی، کد پستی ۱۶۴۷۱-۵۱۶۶۶

چکیده

در این پژوهش، از اولئیک اسید به عنوان ماده‌ای آبگریزکننده برای اصلاح نانوالیاف سلولوز (CNF) استفاده شده است و اثر زمان واکنش و غلظت اسید چرب روی خواص آبدوستی نمونه‌های حاصل و همچنین اثر آن روی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی CNF مطالعه شده است. با افزایش مدت زمان واکنش درجه استخلاف (DS) افزایش یافت، اما ازدیاد غلظت اسید چرب، اثری بر افزایش آبگریزی CNF نداشت. نتایج آزمون طیف‌سنجی زیرقرمز (FTIR) موفقیت واکنش استری‌شدن را تأیید کرد. با افزایش DS زاویه تماس سطح نمونه‌ها با آب افزایش یافت که نشان‌دهنده‌ افزایش آبگریزی CNF اصلاح شده است. نتایج آزمون پراش پرتو X نشان داد، با افزایش DS، درجه بلورینگی و اندازه بلورها کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده تخریب ساختار بلوری CNF در اثر واکنش با اولئیک اسید است. اصلاح سطحی CNF، پایداری گرمایی آن را کاهش داد و دمای تجزیه‌ گرمایی را از ۲۹۱ برای سلولوز طبیعی به ۱۹۵ درجه سلسیوس برای CNF دارای بیشترین DS کاهش داد. تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) نشان داد، استری‌شدن با اولئیک اسید، در ساختار رشته‌ای نانوالیاف‌ تغییر قابل توجهی ایجاد نمی‌کند. بنابراین، اصلاح سطحی CNF با اسید چرب هرچند باعث افزایش آبگریزی و امتزاج‌پذیری آن با پلیمرهای غیرقطبی می‌شود، اما، خواص فیزیکوشیمیایی آن را تغییر داده و باعث تضعیف خواص کاربردی آن نیز می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Surface Modification by Oleic Acid on Physical Properties of Cellulose Nanofibers

نویسندگان [English]

  • Hadi Almasi
  • Babak Ghanbarzadeh
  • Jalal Dehghannya
Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Postal Code: 51666-16471,Tabriz, Iran
چکیده [English]

Oleic acid was used as a hydrophobic agent to modify cellulose nanofiber (CNF) and the reaction time and fatty acid content were tested in relation to the hydrophilic properties of the products as well as the physicochemical properties of CNF. It was found that the degree of substitution (DS) increased by extending the reaction time though the fatty acid content had no effect on hydrophobicity of CNF. The success of the esterification reaction was confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy. Higher degree of substitution led to increased contact angle of CNF surfaces with water, which indicated the increased surface hydrophobicity of modified CNF. The X-ray diffraction analyses showed a lowering trend in crystallinity index and crystallite size with increases in DS value. Surface modification changed the thermal stability of CNF by lowering the degradation temperature from 290.8°C for unmodified cellulose to 195.4°C for highly esterified cellulose. Scanning electron microscopy micrographs revealed that after esterification of CNF with oleic acid, its filamentous shape was preserved. As a result, although the surface modification of CNF by fatty acid increased its hydrophobicity and its ability to mix with non-polar polymers, but it changed CNF physicochemical characteristics and weakened its functional properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cellulose nanofibers
  • surface modification
  • oleic acid
  • hydrophilic characteristics
  • functional properties