اثر نسبت ترکیبی کیتوسان-نانورس بنتونیت بر خواص مکانیکی، نفوذپذیری به بخار آب و ریزساختار فیلم نانو کامپوزیت

فیلم های برپایه بیوپلیمر کیتوسان با خواص زیست تخریب پذیری به عنوان منبع جایگزین پلاستیک مصنوعی بررسی شده اند. این نوع فیلم های پلی ساکاریدی، بعلت ماهیت هیدروفیلیک دارای خواص ممانعتی ضعیف به رطوبت و ویژگی-های مکانیکی ضعیفی می باشند که این موارد کاربرد آن ها را به عنوان فیلم های خوراکی محدود نموده است (1 و 2). از روش-های موثر در بهبود خواص فیزیکی، کاربردی و بازدارندگی فیلم های کیتوسان تهیه فیلم های هیبریدی بیوپلیمر با مواد نانویی است که بعنوان فیلم های نانو کامپوزیت شناخته می شود. تولید نانو کامپوزیت ها را می توان به عنوان یکی از نویدبخش ترین استراتژی ها در اصلاح خواص فیلم های پلیمری با منشا بیو لوژیک همانند خواص فیزیکی-مکانیکی و بازدارندگی نفوذ آب در نظر گرفت. در تحقیق حاضر اثر غلظت های مختلف نانو رس بنتونیت و کیتوسان بر نفوذ پذیری به بخار آب، خواص مکانیکی و مورفولوژی فیلم های قالبگیری شده نانو کامپوزیتی کیتوسان/نانورس مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در این تحقیق، محلول بیوپلیمر کیتوسان با نسبت 2 و 3 درصد وزنی/حجمی محلول فیلم ساز و محلول نانو رس بنتونیت با نسبت 1 و 3 درصد (وزنی بر پایه کیتوسان) بطور جداگانه تهیه شد. برای تهیه نانو کامپوزیت، محلول تهیه شده کیتوسان به محلول نانو رس در دمای 55 درجه سانتی گراد اضافه گردید. فیلم ها به روش قالبگیری محلول نانوکامپوزیتی تهیه گردیدند. همچنین فیلم های شاهد از بیوپلیمر کیتوسان خالص در دو نسبت 2 و 3 درصد تهیه شد. میزان ممانعت به نفوذ بخارآب، استحکام کششی، درصد ازدیاد طول و ریز ساختار فیلم نانوکامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت.

بر اساس نتایج غلظت نانو رس تاثیر بسیار معنی داری) 01/0 (P <بر نفوذپذیری بخار آب و استحکام کششی فیلم های بیوپلیمر در دو غلظت یکسان کیتوسان نشان داد. با افزودن نانو رس بنتونیت به ماتریکس کیتوسان در غلظت 1 درصد، استحکام کششی فیلم ها به ترتیب در کامپوزیت کیتوسان 2 درصد - نانورس و کامپوزیت کیتوسان 3 درصد - نانورس به 66/0 و 35/0 مگاپاسکال افزایش و درصد کشیدگی فیلم ها حدود 8/8 و 47/6 درصد کاهش یافت. با افزایش بیشتر میزان نانو رس به 3 درصد، میزان نفوذپذیری به بخار آب و کشیدگی و به همراه آن میزان استحکام کششی فیلم های نانو کامپوزیت کاهش یافت. با استناد به میکروگراف های میکروسکوپ الکترونی روبشی، فیلم نانو کامپوزیت محتوی 1 درصد نانورس در مقایسه با فیلم شاهد در هر دو غلظت کیتوسان دارای ساختار غیر یکنواخت تری بوده و این ساختار با استحکام فیلم در بسته بندی و نگهداری مواد غذایی همبستگی مستقیم داشته است. با افزایش غلظت نانورس به 3 درصد، ساختار فیلم متخلخل تر شده که با نتایج کاهش استحکام مشاهده شده در کامپوزیت کیتوسان-نانورس3 درصد مطابقت دارد.

 می توان نتیجه گرفت که افزودن نانورس به بیو پلیمر کیتوسان، سبب اصلاح خواص مکانیکی، مورفولوژیکی و نفوذپذیری بخار آب فیلم های نانو کامپوزیت در مقایسه با فیلم های کیتو سان خالص می گردد. در مجموع در غلظت نانو رس 1 درصد، فیلم های نانو کامپوزیت بر پایه کیتوسان به لحاظ نفوذپذیری بخار آب، استحکام کششی، درصدکشیدگی و ریزساختار فیلم بهبود معنی داری در مقایسه با فیلم غیراصلاح شده کیتوسان نشان داده اند.