ارائه کننده: فرهاد کول

استاد راهنما: دکتر مهدی رحمانی نیا

استاد مشاور: دکتر ربیع بهروز اشکیکی

استاد مشاور دوم: دکتر بین لی

استاد ناظر داخلی: دکتر بهبود محبی، دکتر امیر خسروانی

استاد ناظر خارجی: دکتر حسین یوسفی تلوکلائی، دکتر محمدآزاد فلاح

نماینده تحصیلات تکمیلی: دکتر سعید کاظمی نجفی

تاریخ: ۱۴۰۵/۰۷/۳۰

ساعت: ۰۹:۰۰

مکان: سالن اصلی کاخ

چکیده: 

تقاضا برای محصولات سلولزی، استفاده از منابع جایگزین در تولید این محصولات از منابعی مانند الیاف غیر چوبی و بازیافتی را ضروری کرده است. استفاده از این‌گونه الیاف به ویژه الیاف بازیافتی، شرایط خاصی مانند بازیافت‌های مکرر و درنتیجه تغییر کیفیت الیاف را ایجاد می‌نماید. در بخش اول این پژوهش، بررسی انواع ویژگی‌های الیاف رنگبری شده سودای باگاس می‌باشد. سپس، تاثیر دفعات مختلف بازیافت بر ویژگی‌های الیاف فوق بررسی شد. در بخش دوم، نانوالیاف حاصل از الیاف سلولزی بکر و بازیافتی به روش هموژنایزر تولید و ویژگی‌های آن‌ها تعیین شد. در بخش سوم پژوهش، از این نانوالیاف، نانوکاغذهای مرتبط به روش فیلتراسیون خلاء تولید و از نظر ویژگی‌های مختلف ارزیابی گردید. نتایج نشان داد میانگین وزنی طول الیاف، قطر و ضخامت الیاف بکر به ترتیب، 1390، 24 و 6 میکرون می‌باشد. طول الیاف باگاس در طی دفعات متوالی بازیافت، به تدریجی کاهش می‌یابد. دسته‌بندی الیاف به کمک روش باور-مکنت نشان داد که میزان این کاهش در تمام دفعات بازیافت یکسان نبود. نتایج آنالیزمادون قرمز، حاکی از ایجاد گروه های عاملی جدید بر اثر دفعات بازیافت نمی‌باشد. بلورینگی سلولز با افزایش تعداد دفعات بازیافت افزایش یافت؛ در حالی‌که درجه پلیمریزاسیون به‌طور پیوسته کاهش یافت. با توجه به نتایج آنالیز سطح ویژه نشان داد که منافذ الیاف در محدوده مزوپور قرار داشتند. همچنین، الیاف بکر بیشترین سطح ویژه، حجم منافذ و میانگین قطر به میزان 54/5 مترمربع بر گرم، 0113/0 سانتیمتر مکعب‌بر‌گرم و 3/5 نانومتر را دارا بوده‌اند که بر اثر دفعات بازیافت روند کاهشی را تجربه می‌نمایند. همچنین ظرفیت نگهداری آب با افزایش دفعات بازیافت روندی کاهش داشت. کمترین دمای شروع تخریب در الیاف بکر ثبت گردید و الیاف بازیافتی در این بخش تفاوت چندانی با یکدیگر نشان ندادند. همچنین ویژگی‌های نانوالیاف تولیدشده مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، توزیع پراکنش قطری نانو الیاف نشان داد که قطر نانو الیاف سلولزی حاصل از الیاف بکر بیشتر از نانو الیاف حاصل از الیاف بازیافتی بوده و تفاوتی در میانگین قطری نانو الیاف بازیافتی با یکدیگر مشاهده نشد. آزمون پراکندگی دینامیکی نور ، پراکندگی مناسب تمامی نانوالیاف در سوسپانسیون را تایید نمود. به علاوه، ظرفیت نگهداری آب نانوالیاف از نانوالیاف حاصل از الیاف بکر تا سه بار بازیافت کاهش و سپس افزایش یافت. بیشترین ظرفیت نگهداری آب در نانو الیاف حاصل از الیاف هفت بار بازیافت ثبت شد. به علاوه، تغییر چندانی در درجه پلیمریزاسیون بین الیاف و نانوالیاف متناظر مشاهده نشد. فرایند مکانیکی تولید نانوالیاف سلولزی از الیاف بکر باعث کاهش درجه بلورینگی شد. به علاوه، بلورینگی در نانوالیاف حاصل از الیاف بکر از میزان 87/47 درصد به 2/66 درصد در نانوالیاف حاصل از هفت بار بازیافت رسیده است. اندازه بلور در دو فرایند بازیافت و همچنین فرایند تولید نانوالیاف تغییر چندانی نداشته و در حدود 6/3 تا 9/3 نانومتر قرار گرفت. نتایج آنالیز مادون قرمز نانوالیاف نشان داد که تبدیل مکانیکی الیاف به نانوالیاف باعث ایجاد پیوند شیمیایی جدیدی نمی­گردد. به علاوه، نتایج آنالیز حرارتی نشان داد که در نانوالیاف حاصل از همه الیاف مورد مطالعه، دمای شروع تخریب، تفاوت چندانی وجود ندارد. نتایج اندازه­گیری سطح ویژه، حجم تجمیعی حفرات و میانگین قطر حفرات و منافذ، افزایش این ویژگی‌ها را در تمامی نانوالیاف نشان داد. همچنین، بررسی ویژگی‌های سطح و ضخامت نانوکاغذها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که همه نانوکاغذها از سطح نسبتا یکنواخت، بدون عیب و شبیه به هم به صورت ساختار لایه ای برخوردار می‌باشند. میزان جذب آب در تمام نانوکاغذها در طول زمان یکسان بوده و حداکثر شدت آن در 2 ساعت اول رخ می‌دهد.  همچنین میزان نفوذ بخار آب در نانوکاغذهای مختلف تفاوت چشمگیری نداشت. سنجش رفتار ترشوندگی نانوکاغذها به کمک زاویه تماس قطره آب نشان داد که میزان آن در ثانیه‌های اولیه کاهش و در 10 ثانیه به ثبات می‌رسد. بررسی تغییرات ظاهری و ویژگی‌های رنگی نانوکاغذهای نشان داد که تفاوت بین نانوکاغذها چندان قابل توجه نمی‌باشد. بررسی ویژگی‌های مکانیکی نانوکاغذها نشان داد که مقاومت کششی، مدول الاسیسیته و ازدیاد طول تا نقطه شکست تفاوت چندانی باهم ندارند.