بررسی ویژگی‌های ساختاری و پایداری حرارتی نانوکریستال‌ سلولز تولید‌شده از کاغذ باطله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانش آموخته دانشگاه تهران

3 دانشجوی کارشناسی گروه منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

در این تحقیق، ویژگی‌های ساختاری و پایداری حرارتی نانو کریستال سلولز تولید‌شده از کاغذ باطله مورد بررسی قرار‌گرفت. به‌منظور تولید نانوکریستال سلولز از روش هیدرولیز اسیدی استفاده‌شد. اندازه‌گیری ابعاد نانوذرات با میکروسکوپ FE-SEM انجام شد. برای بررسی ساختار شیمیایی و درجه بلورینگی نانو ذرات، به‌ترتیب از روش طیف‌سنجی با اشعه مادون قرمز (FT-IR) و پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده ‌شد. آنالیز توزین حرارتی (TGA) برای بررسی پایداری حرارتی نانوذرات انجام‌شد. قطر نانو ذرات حاصل از الیاف چوبی بکر، الیاف بازیافت شده از MDF و کاغذ باطله به‌ترتیب 94/18 ، 22/25و 11/24 نانومتر بود. نتایج نشان‌دهنده ساختار مشابه نانوسلولز حاصل از الیاف مختلف بود، اما کاهش جزئی در پایداری حرارتی نانوسلولز حاصل از کاغذ باطله مشاهده می‌شود. با توجه به شباهت ساختار و ویژگی‌های نانوسلولز حاصل از کاغذ باطله با نانوسلولز حاصل از سایر الیاف، کاغذ باطله می‌تواند به عنوان ماده‌اولیه قابل‌دسترس و ارزشمند برای تولید نانوکریستال سلولز مورد استفاده قرار‌گیرد.

کلیدواژه‌ها


[1] Kumar, V., Pathak, P., and Bhardwaj, N. K., 2020. Waste paper: An underutilized but promising source for nanocellulose mining. Waste Management, 102: 281-303.
[2] Souza, A. G., Kano Jean. F.S., Bonvent. J. J., and Santos Rosa. D. D., 2017. Cellulose Nanostructures Obtained from Waste Paper Industry: A Comparison of Acid and Mechanical Isolation Methods. Journal of Materials Research, 20(2): 1-6.
[3] Zhang, S.H., Zhang, F., Jin, B., Mao, Y., Liu, Y., and Huang, J., 2019. Preparation of spherical nanocellulose waste paper by aqueous NaOH/Thiourea. Cellulose, (20) :5177:5185.
[4] FAO, FAO STAT: Forestry production and trade. http://www.fao.org/faost at/en/#data/FO. Accessed 24 March 2018
[5] Khalid, M.Y., Rashid, A., Arif, R., Ahmed, W., and Arshad, H., 2021. Recent advances in nano cellulose based on different biomaterials: types, properties, and emerging applications. Journal of material research and technology, 14: 2601-2623.
[6] Zhao, G., Du, J., Chen, W., Pan, M., and Chen, D., 2019. Preparation and thermostability of cellulose nanocrystals and nanofibrils from two sources of biomass: rice straw and poplar wood. Cellulose, (1): 1-19.
[7] Takagi, H., Nakagaito, A. N., Shahri, M., and Bistomam, A., 2013. Extraction of cellulose nanofiber from waste papers and application to reinforcement in biodegradable composites. Journal of reinforced plastics and composites, (33)20: 1542-1546.
[8] Hietala, M., Vari, K., Bergland, L., Soini, J., and Oksman, K., 2018. Potential of municipal solid waste paper as raw material for the production of cellulose nanofibers. Waste Management, (80) : 319-326.
[9] Ramirez-Casillas, R., Rodriguez, K.F., Estrada, R. H., Olivares, F., Arzata, F., and Gunadappa, K., 2018. Isolation and characterization of cellulose nanocrystals created from recycled laser-printed paper. Bioresources, 13 (4): 7404-7429.
[10] Najideh, R., Rahmani nia, M., and khosravani, A., 2020. Cellulose nanofibers made from waste printing and writing papers and their effect on the properties of recycled paper. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 12 (2): 185-194. (In Persian).
[11] Sun, B., Hou, Z, Ying, H., Zhichao, Y., and Ming, Y., 2016. Single-step extraction of functionalized cellulose nanocrystal and polyvinyl chloride from industrial wallpaper wastes. Industrial crops and products, 89: 66-77.
[12] Lei, W., Fang, C.H., Zhou, X., Yin, Q., Pan, S.H., Yang, R., Liu, D., and Ouyang, Y., 2018. Cellulose nanocrystals obtained from office waste paper and their potential application in PET packing material. Carbohydrate Polymers, (181):376-385.
[13] Jiang, Q., Xing, X., Jing, Y., and Han, Y., 2020. Preparation of cellulose nanocrystals based on waste paper via different systems. International Journal of Biological Macromolecules, 15 (149): 1318-1322.
[14] Loelovich, M., 2013. Products of cellulose hydrolysis made by treatment of feed stock with concentrated solutions of sulfuric acid. Research and Review: Journal of material sciences, 1(1): 12-19.
[15] Couret, L., Irle, M., Bellonche, C. H., and Cathala,B., 2017. Extraction and characterization nanocrystals from post-consumer wood fiberboard waste. Cellulose, 1352-1357.
[16] Araki, J., Wada, M., Kuga, S., and Okuna, T., 1998. Flow properties of microcrystalline cellulose suspension prepared by acid treatment of native cellulose. Collids Surf Physicochem Eng Asp, 142: 75-82.
[17] Wulandari, w.t., Rochliadi, A., and Arcana, I.M., 2016. Nanocelluloses prepared by acid hydrolysis of isolated cellulose from sugarcane bagasse, 10th joint conference on chemistry: Materials Science and engineering, 107 (2016) 012045,10pp.
[18] Costa, L., Assis, D., Gomes, G., Silva, J., Fonesca, A., and Druzian, J., 2015. Extraction and characterization of nanocellulose from corn stover. Mater Today Proc, 2: 287-294.