سارا طبشی: دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد، گروه مهندسی صنایع پلیمر، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران
عبدالرسول ارومیه ای: عضو هیئت علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران
سعید بازگیر: عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران
علی اصغر کتباب: دکترای مهندسی پلیمر،عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر
چكيده
در طی سالهای اخیر استفاده از پلیمرهای[5] زیست تخریبپذیر در تولید مواد بستهبندی، مورد توجّه تولیدکنندگان قرار گرفته است. بسته بندی های زیست تخریب پذیر بر پایه بیوپلیمرها[6] و پلی مرهای سنتزی[7] هستند که به طور معمول از نشاسته و پلیاولفینهایی[8] نظیر پلیاتیلن سبک[9]، پلیاتیلن سنگین[10]، پلیپروپیلن[11] و پلی استایرن[12] استفاده میگردد. فیلمهای زیست تخریب پذیر تولید شده بر پایه نشاسته و پلیاتیلن سنگین دارای مزایایی چون، زیست تخریبپذیری، مقاومت در برابر مواد شيميايي و تنشهاي شکننده ي محيط می باشد؛ اما وجود معایبی مانند انعطاف پذیری و مقاومت ضربه پایین، استفاده از آنها را محدود میسازد. در این پژوهش، اثر ترکیب درصدهای متفاوتی از[13] LLDPE و HDPE را در کامپوزیت زیست تخریب پذیر چند جزئی نشاسته / پلی اتیلن سنگین / پلیاتیلن خطی سبک و پلیاتیلن مالئیک انیدرید[14]، از طریق روش مخلوطکن داخلی مورد بررسی قرار داده شد. سپس به بررسی خواص کششی نظیر مدول، استحکام کششی در نقطه تسلیم و درصد ازدیاد طول در نقطهی شکست پرداخته شد و نتایج حاصل نشان میدهد که افزایش مقدارLLDPE در آمیزه باعث افزایش قابل توجّهی در ازدیاد طول تا نقطه شکست در مقایسه با نسبت ثابتی از آلیاژ پلیاتیلن سنگین و سبک خطی به عنوان نمونه شاهد بوده است. بنابراین فیلم چند جزئی فوق با ترکیب درصد30%LLDPE و 34% HDPEو درصد ثابتی از نشاسته و سازگارکننده در شرایط بهینه، بهترین خواص را از خود نشان داده است به طوری که با بررسی خواص زیست تخریبپذیری این آمیزه، مشاهده گردید که بعد از مدّت سه ماه در حدود 10% نمونه تخریب شده است. میزان گذردهی اکسیژن در آمیزه چند جزیی حاوی 30%LLDPE حاکی از کاهش بیش از 50% مقدار اکسیژن عبوری، نسبت به آلیاژ HDPE/LLDPE گردیده است.
واژه هاي كليدي
کامپوزیت زیست تخریبپذیر، پلیاتیلن سنگین پلیاتیلن سبک خطیLLDPE، نشاسته، خواص مکانیکی و گذردهی اکسیژن.
1- مقدمه
استفاده از روشهای نوین در بسته بندی محصولات غذایی به دلیل قابلیت بازیافت و تجزیه پذیری(قابلیت برگشت به چرخه طبیعت به صورت انرژی)، فوایدی را برای جامعه به ارمغان میآورد]4[. امروزه طبق آمارهای به دست آمده حداقل بیشتر از 30 درصد از کل پلاستیکها در صنعت بسته بندی و بیش از نیمی از آنها، برای بسته بندی مواد غذایی به کار میروند. این امر نشانگر کاربرد بسیار مهم این مواد میباشد[5]. با توجّه به مشکل آلودگی محیط زیست به وسیله پلاستیکها و عدم تخریب آنها، پلاستیکهای زیست تخریب پذیر اهمیت خاصی پیدا کرده اند که در این میان نیز پلاستیکهای تخریب پذیر بر پایه نشاسته به دلیل ارزان و تجدید پذیر بودن جزء نشاسته، مورد توجّه ویژه محققان قرار گرفته است[1]. نشاسته يك کربوهیدراتی[15] طبيعي و زيست تخريب پذیر است. از مهمترین چالش‌هایی كه در تهیه‌ی آميزه هاي پايه نشاسته وجود دارد می‌توان به مشكلات امتزاج پذيري و افت خواص مكانيكي آميزه در مقادير بالاي نشاسته اشاره كرد[6]. افزودن نشاسته به پلیالفینها می‌تواند روش قابل قبولي در افزايش زيست تخریب پذيری پلاستیکها باشد. از جمله مواد پلیمری مورد مصرف در بسته بندی، پلیالفین ها هستند که از بین آنها پلیاتیلن به علت طیف گسترده ی کاربردی خود جزء مواد استثنایی در صنعت پلاستیک محسوب میشود[7]. پلیاتیلن، اکنون به طور عمده در سه نوع پایه(LDPE, LLDPE, HDPE) تولید میشود. بسته بندی تولید شده با پلیاتیلن سنگین، سفت تر و شفاف تر بوده، فرآیندپذیری آن آسان و نفوذ ناپذیری آن در برابر رطوبت خوب است، دارای مقاومت مکانیکی بالاتر و استحکام کششی بیشتر است ولی این نوع پلیاتیلن دارای معایبی از جمله انعطافپذيري و مقاومت ضربه ی پایینتری نسبت به ساير پلياتيلن ها میباشد. از طرفی پلیاتیلن سبک خطی در مقابل پارگي و سوراخ شدن مقاومت داشته و استحکام وکشش بهتري را نشان مي دهد[8]. به همین دلیل از آن در بسته بندي مواد غذايي، فيلم هاي کششي، کيسه هاي حمل مواد سنگين و کيسه هاي زباله استفاده شده است]2[. اكثر پليمرهاي سنتزي[16] آبگریز[17] هستند و از نظر ترموديناميكي[18] با نشاسته آبدوست[19]، امتزاج پذير نيستند. بنابراين اختلاط ساده نشاسته و پلیاتیلن منجر به عدم سازگاري فازها خواهد شد، از اين رو استفاده از سازگاركننده مناسب در هنگام فرآيند كردن آميزه ضروري است. سازگاركننده هايی که عمدتاً در تهیه‌ی اين آمیزه‌ها استفاده می‌شوند عبارتند از: پليوينيل الكل[20] و اتيلن وينيل استات[21]، پليوينيل بوتيرات[22]، پلياتيلن شاخه دار شده با مالئیک انيدريد و پلیپروپیلن شاخه دار شده با مالئیک انيدريد و غیره که كاربرد گسترده اي در صنايع بسته بندي و محصولات بهداشتي، پوشش دهي كاغذ و غیره پيدا كرده اند[8]. تحقيقات نشان مي‌دهند تمايل مصرفكنندگان به استفاده از بسته بندي طرفدار محيط زيست بيشتر شده است به طوري كه اكثر آنها به دنبال خريد آن دسته از محصولات و مواد غذايي هستند كه داراي چنين بسته بندي‌هايي باشند.
در این تحقیق، فیلم زیست تخریب پذیر چندجزئی از نشاسته/ پلیاتیلن سنگین/ پلیاتیلن سبک خطی/ پلیاتیلن مالئیک انیدرید تهیه گردید. سپس خواص فیزیکی و مکانیکی، زیست تخریبپذیری و خواص گذردهی فیلم حاصل نسبت به اکسیژن مورد مطالعه قرار گرفت.
