ساخت فیلم‌های نانوکامپوزیت آلیاژی بر پایه نشاسته/ ژلاتین/ نانورس به روش ریخته‌گری و تحلیل ویژگی‌های آن‌ها با روش سطح پاسخ

در این پژوهش فیلم‌های نانوکامپوزیتی تشکیل شده از نشاسته/ژلاتین/نانورس با استفاده از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ (rsm) با کمک نرم‌افزار design expert 7.0 به روش ریخته‌گری محولی ساخته شدند و ویژگی های فیزیکی مکانیکی آن‌ها مورد بررسی قرار گرفتند. بدین منظور نسبت وزنی ژلاتین/ نشاسته و درصد وزنی نانورس به عنوان متغیرهای مستقل و استحکام کششی، مدول کششی، درصد ازدیاد طول و زاویه تماس آب به عنوان متغیرهای وابسته در نظر گرفته شدند و رابطه های ریاضی حاکم بر این متغیرها توسط نرم‌افزار استخراج شد. نتیجه ها نشان داد که استحکام و مدول کششی با افزایش میزان نانوذره و نیز کاهش سهم ژلاتین در نانوکامپوزیت، افزایش می‌یابند؛ در حالی که درصد افزایش طولی رفتار وارون نشان می‌دهد. همچنین میزان آب‌گریزی سطح در حضور نانوذره و مقدارهای کم تر ژلاتین افزایش می‌یابد. در ادامه بهینه‌سازی فرایند تولید انجام شد و مقدارهای نسبت وزنی ژلاتین/ نشاسته و درصد نانوذره برای داشتن بهینه مقدار استحکام کششی و آب‌دوستی سطح توسط نرم‌افزار معرفی شد. نانوکامپوزیت پایانی با مشخصه های بهینه ساخته شدند و با آزمون‌های ft-ir، sem، xrd، زاویه تماس آب و زیست‌تخریب‌پذیری مورد بررسی قرار گرفتند. نتیجه ها نشان داد که لایه‌های رسی به خوبی درون بستر پلیمری متورم شده‌اند و ساختار میان‌افزوده (intercalated) و نیز توزیع خوب و مناسب نانوذره درون بستر پلیمری به دست آمده است. فیلم‌های نانوکامپوزیتی تخریب‌پذیری خوبی از خود نشان دادند به طوری‌که طی 6 هفته %40 کاهش وزن دیده شد. می‌توان نتیجه گرفت فیلم‌های ساخته شده پتانسیل کاربرد در بسته بندی‌های زیست تخریب پذیر مواد غذایی را دارند.

Fabrication of Nanocomposite Films Composed of Starch/Gelatin/Clay via Casting Method and Analyzing Their Characteristics Using RSM

In this study, the nanocomposite films composed of starch/gelatin/nano clay were fabricated and their physiomechanical properties were investigated. The experimental design was done via the RSM method with Design Expert 7.0 software. The gelatin/starch weight ratio and the nanoclay weight percent were selected as independent variables and the tensile strength, Young modulus, elongation at break, and contact angles as dependent ones. The mathematical equations that identify the relationship between the dependent and independent variables were obtained. The results demonstrated that the tensile strength and modulus and the hydrophobicity of the surfacewere increased as nanoclay increased and the portion of gelatin decreased while the elongation at break showed reverse behavior. In the following, the optimization was done and the optimized values for gelatin/starch and nanoclay weight, percent were introduced to have the maximum tensile strength and minimum hydrophilicity. The optimum nanocomposites were fabricated and analyzed via FT-IR, SEM, XRD, and biodegradability tests. The obtained results showed that the nanoclay sheets were intercalated and proper dispersion of nanosheets in the polymeric matrix achieved. The nanocomposite films showed proper degradability and their weight was decreased by 40% after 6 weeks. Overall, this research work confirmed the proper potential of starch/gelatin/nanoclay nanocomposites as biodegradable food packaging films.