وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 4
  • بازدید امروز: 4,697
  • بازدید ماه: 69,449
  • بازدید سال: 875,801
  • کل بازدیدکنند‌گان: 241,743
قیمت روز

بایگانی روزانه: ۱۴۰۰/۱۲/۰۴

امکان تولید انبوه پلاستیک‌های زیستی قابل بازیافت با سلولز

یک مقاله جدید در مجله ACS Applied Polymer Materials یک تکنیک آماده‌سازی ساده و مقیاس بزرگ برای تولید فیلم‌های زیست‌پلاستیک سلولزی با کارایی بالا که از الیاف سلولز کربوکسی متیله شده دارای اتصالات عرضی دوگانه (dual-crosslinked) از لحاظ شیمیایی سازگار (CMFs) ساخته شده‌اند، توصیف می‌کند.

ساخت مقیاس بزرگ پلاستیک‌های زیستی قابل بازیافت از زیست‌توده سلولزی تجدیدپذیر مشتق شده از خمیر کرافت چوب نرم (Softwood Kraft Pulp)

تجمع پلی‌استر مصنوعی در این سیاره خطری برای محیط زیست به همراه داشته است. به دلیل مزایایش قابلیت بازیافت، شفافیت نوری و در دسترس بودن منابع، فیلم سلولزی اخیراً به یکی از جذاب‌ترین جای‌گزین‌ها برای جای‌گزینی پلیمرهای مبتنی بر نفت تبدیل شده است.

روش‌های معمولی برای ساخت فیلم‌های سلولزی، مانند فیلتر خلاء و ریخته‌گری محلولی، اما برای صنعتی شدن زمان‌بر و گران‌قیمت هستند. علاوه بر این، این فیلم‌ها هنوز مقاومت به آب و خواص مکانیکی پایینی در رطوبت بالا دارند در حالی که آن‌ها را برای کاربردهای دنیای واقعی نامناسب می‌کند.

سلولز: یک پلاستیک زیستی مهم

پلاستیک‌ها که از ترکیبات نفتی بی‌شماری ساخته شده‌اند، نقش اساسی در حیات انسان و صنعت بازی می‌کنند. اما به دلیل تجزیه‌ناپذیری زیستی و دفع پیچیده فاضلاب‌‌شان، آلاینده‌های روزافزونی در سیاره ما جمع‌آوری شده و به تدریج به ذخیره غذایی نفوذ می‌کنند در حالی که عواقب جدی برای سلامتی و زیست‌محیطی ایجاد می‌کنند.

محققان برای غلبه بر چنین معضلی، مفهوم “زیست پلاستیک” را برای جای‌گزینی کامل پلیمرهای مبتنی بر پتروشیمی پیشنهاد کرده‌اند.

پلاستیک‌های زیستی مشتق شده از مواد زیست‌توده می‌توانند وابستگی به سوخت را کاهش دهند، پایداری انرژی را افزایش دهند، و دی‌اکسید کربن و آلاینده‌های ذرات پلاستیک را کاهش دهند.

علاوه بر این، سلولز رایج‌ترین زیست‌توده تولید شده از درختان و گیاهان روی این سیاره، به طور گسترده برای ساخت محصولات کاغذی و نوشت‌افزارهای سنتی، و همچنین بسته‌بندی کالاها و مواد غذایی به کار برده شده است.

سلولز یک کربوهیدرات پیچیده است که از صدها یا حتی هزاران واحد گلوکز تشکیل شده است که هنگامی که آن‌ها متصل می‌شوند، یک زنجیره طولانی ایجاد می‌کند.

مزایا و کاربردهای مشتقات سلولزی

ترکیبات سلولزی سنتز شده به لحاظ شیمیایی، مانند نانوالیاف سلولز (CNF) ، نانوکریستال سلولز (CNC) و… می‌توانند از طریق واکنش گروه‌های هیدروکسیل سلولز با مواد شیمیایی مختلف، به طور جزئی یا کامل، ساخته شوند.

این ترکیبات سلولزی برای جای‌گزینی پلاستیک مبتنی بر پتروشیمی در کاربردهای بسته‌بندی، عناصر ساختمانی و رابط‌های الکتریکی به دلیل ویژگی‌های قابل بازیافت‌شان، یک‌بار مصرف و ویژگی‌های بی‌خطر از نظر محیط‌ زیست، انتخاب‌های خوبی بوده‌اند.

در سال‌های اخیر، دو استراتژی اولیه برای تولید پلاستیک‌های زیستی مبتنی بر سلولز بسیار مورد توجه قرار گرفته است:

(۱) قرار دادن CNF یا CNC به عنوان تقویت‌کننده در ماتریس‌های پلیمری برای بهبود ویژگی‌های ترمومکانیکی کامپوزیت‌ها.

(۲) ساخت فیلم‌های مبتنی بر نانوسلولز به طور مستقیم با استفاده از قالب‌گیری محلولی، فیلتر مکش، نشاندن بخار، و روش‌های دیگر.

محدودیتهای فیلمهای مبتنی بر نانو سلولز

اما، جذابیت قابل توجه نانوسلولز برای قطرات آب ممکن است منجر به کم آبی محدود و اثربخشی خشک کردن و همچنین ویژگی‌های مکانیکی ناکافی در رطوبت بالا شود.

ساخت یک فیلم مبتنی بر نانوسلولز چند ساعت یا بیش‌تر طول می‌کشد که زمان‌بر و پرهزینه است.

علی‌رغم علاقه روزافزون به نانو و/یا سلولز مولکولی یک‌بار مصرف در حالی که بازده عملیاتی، خواص مکانیکی و پایداری آبی در حوزه مواد زیستی دوست‌دار به لحاظ زیست محیطی را بهبود می‌دهند، یک چالش باقی می‌ماند.

در نتیجه، ایجاد یک تکنیک ساده، سریع و در مقیاس بزرگ مربوط به ساخت مواد زیستی از منابع طبیعی تجدیدپذیر فراوان، که در آن نسخه نهایی باید از نظر ساختاری قوی و قابل اعتماد در رطوبت بالا باشد در حالی که کاملاً شفاف و از نظر محیطی بی‌خطر باشد و در نتیجه رشد صنعتی پلاستیک‌های زیستی را ارتقا دهد بسیار مهم است.

فرآیندی جدید برای ساخت فیلم‌های پلاستیکی زیستی

محققان یک تکنیک مؤثر و سنتی تولید کاغذ ارائه کردند که می‌تواند یک ورق زیست‌پلاستیکی مستحکم، شفاف و مقاوم در برابر آب تولید کند تا این معیارها را برآورده کند.

آن‌ها بر روی الیاف سلولز میکرونی که اغلب نادیده گرفته می‌شوند، تمرکز کردند که نوید بیش‌تری را برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ ارائه می‌دهد.

این روش مستلزم تولید سریع CMFها و چسبندگی نیروهای الکترواستاتیکی یون‌های +Al3 و مونومرهای PAE بر روی الیاف CMF است در حالی که منجر به یک محلول همگن می‌شود که می‌تواند به راحتی با استفاده از تکنیک‌های تولید کاغذ سنتی به یک فیلم تبدیل شود.

در طی مراحل پرس گرم و خشک کردن، پلاستیک‌های خم‌شونده PAE، هر دو اتصال عرضی کووالانسی با الیاف سلولزی و فرآیند خود اتصال عرضی را در بین اجزای PAE تجربه می‌کنند.

یافتهها و نتیجه‌گیری تحقیق

ورق بیوپلاستیک به دست آمده دارای استحکام کششی خوب (۱۵۸/۲ مگاپاسکال)، دوام عالی در آب، افزایش چقرمگی مرطوب، راندمان نوری بهتر و قابلیت اطمینان حرارتی فوق‌العاده از جمله‌ خواص دیگر است.

به طور قابل توجهی، فیلم زیست‌پلاستیک مبتنی بر CMF می‌تواند به صورت مکانیکی تجزیه و بازیافت شود و در حالی که این ماده قادر است تا در طول چرخه تولید بازیافت شود.

علاوه بر این، ویژگی‌های مکانیکی فیلم مبتنی بر CMF دوباره آماده‌شده در حالی که لجن بازیابی شده را به کار می‌گیرند تا ۱۴۵/۹ مگاپاسکال بود که در مقایسه با فیلم‌های اولیه به سختی کاهش یافت.

این روی‌کرد تولید ساده، در مقیاس بزرگ و دوست‌دار محیط زیست می‌تواند منجر به ایجاد ورق پلاستیکی زیستی برای صنایع ساختمانی و تولیدی شود.

 

لینک خبر:

https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=38609

Large-Scale Manufacture of Recyclable Bioplastics from Renewable

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com