تهیه هیدروژل و آئروژل بلور نانوسلولز از پالپ پنبه و بررسی کاربرد آن به‌عنوان عایق حرارتی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات نانو، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

2 استادیار شیمی معدنی، گروه شیمی، دانشکده شیمی‌فیزیک، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

3 3- استاد مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات نانو، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش هیدروژل نانوسلولز با انجام عملیات شیمیایی (آبکافت اسیدی) و مکانیکی (امواج فراصوت) بر روی پالپ پنبه تهیه شد. عامل‌های متفاوت شامل نوع و غلظت اسید، زمان آبکافت و قدرت امواج فراصوت بررسی شد. همچنین تهیه آئروژل نانوسلولز به روش تعویض حلال و سپس خشک‌کن انجمادی انجام و تأثیر عامل‌های متفاوت شامل غلظت هیدروژل، نوع حلال و نسبت هیدروژل به حلال بررسی شد. ویژگی‌های نانوسلولز با دستگاه‌های FT-IR ،XRD ،SEM و TEM بررسی و پتانسیل زتا و درجه بسپارش آن‌ها اندازه‌گیری شد. نتیجه‌ها نشان می‌دهد که بازده سلولز نانوبلور (NCC) در شرایط بهینه 62/1% بوده است. در تصویر FE-SEM نانوسلولز ساختار شبکه‌ای از الیاف آن دیده می‌شود. در تصویر TEM آن، بلورهای سلولزی میله‌ای شکل با عرض 25 تا nm 50 و طول 100 تا nm 400 وجود دارد. درجه بسپارش سلولز نانوبلور 81/54 و از پایداری بالایی برخوردار است. آئروژل نانوسلولز به‌دست‌ آمده در شرایط بهینه دارای سطح ویژه معادل m2/g./92 است. رسانایی حرارتی بسیار پایین آئروژل نانوسلولز، mW/m K 25، نشان می‌دهد که می‌توان از این ترکیب به‌عنوان نانوعایق حرارتی با کارایی بالا استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


[1] Siqueira, G.; Bras, J.; Dufresne, A.; Polymers, 2, 728-765, 2010.
[2] Frone, A. N.; Panaitescu, D. M.; Donescu, D.; U.P.B. Sci. Bull., Series B.73, 133-152, 2011.
[3] Janardhnan, S.; Sain, M.; Bioresources. 1, 176–188, 2006
[4] Jiang, F.; Esker, A. R.; Roman, M.; Langmuir, 26, 17919-17925, 2010.
[5] Uetani, K.; Yano, H.; Biomacromolecules, 12, 348-353, 2010.
[6] Lu, P.; Hsieh, Y. L.; Carbohydr. Polym, 87, 564-573, 2012.
[7] Moon, R. J.; Martini, A.; Nairn, J.; Simonsenf, J.; Youngblood, J.; Chem. Soc. Rev., 40, 3941–3994, 2011.
[8] Werner, M.; Barbre, I.; Brand, L.; Focus Report, Aerogels, 2010
[9] Pierre, A.C.; Pajonk, G.M.; Chem Rev, 102, 4243–4266, 2002.
[10] Lin, H.; Yao, L. R.; Chen, Y. Y.; Wang, H.; Fibers and Polymers, 9, 113–120, 2008.
[11] Denoyell, T.; Degree project in solid mechanics second level, KTH Engineering Science, Stockholm, Sweden, 2011
[12] [12] Liu, Y.; Wang, H.; Yu, G.; Yu, Q.; Li, B.; Mu, X.; Carbohydr. Polym, 110, 415-422, 2014.
[13] El-Sakhavi M.; Hassan, M. L.; Carbohydr. Polym, 67, 1–10, 2007.
[14] Elazzouzi-Hafraoui, S.; Nishiyama, Y.; Putaux, J. L.; Heux, L.; Dubreuil, F.; Rochas, C.; Biomacromolecules, 9, 57–65, 2008.
[15] Klemm, D.; Kramer, F.; Moritz, S.; Lindström, T.; Ankerfors, M.; Gray, D.; Dorris, A.; Angewandte Chemie 50(24), 5438-5466, 2011.
[16] Leung, A. C. W.; Lam, E.; Chong, J.; Hrapovic, S.; Luong, J. H. T.; J. Nanopart Res, 15 1636-1960, 2013.
[17] Fischer, F.; Rigacci, A.; Pirard, R.; Berthon-Fabry, S.; Achard, P.; Polymer, 47, 7636-7645, 2006.