اثر نسبت ترکیبی کیتوسان-نانورس بنتونیت بر خواص مکانیکی، نفوذپذیری به بخار آب و ریزساختار فیلم نانو کامپوزیت

سابقه و هدف: فیلم‌های برپایه بیوپلیمر کیتوسان با خواص زیست‌تخریب‌پذیری به عنوان منبع جایگزین پلاستیک مصنوعی بررسی شده‌اند. این نوع فیلم‌های پلی‌ساکاریدی، بعلت ماهیت هیدروفیلیک دارای خواص ممانعتی ضعیف به رطوبت و ویژگیهای مکانیکی ضعیفی می‌باشند که این موارد کاربرد آن‌ها را به عنوان فیلم‌های خوراکی محدود نموده است (1 و 2). از روشهای موثر در بهبود خواص فیزیکی، کاربردی و بازدارندگی فیلم‌های کیتوسان تهیه فیلم‌های هیبریدی بیوپلیمر با مواد نانویی است که بعنوان فیلم‌های نانو کامپوزیت شناخته می‌شود. تولید نانو کامپوزیت‌ها را می‌توان به عنوان یکی از نویدبخش‌ترین استراتژی‌ها در اصلاح خواص فیلم‌های پلیمری با منشا بیو‌لوژیک همانند خواص فیزیکیمکانیکی و بازدارندگی نفوذ آب در نظر گرفت. در تحقیق حاضر اثر غلظت‌های مختلف نانو رس بنتونیت و کیتوسان بر نفوذ پذیری به بخار آب، خواص مکانیکی و مورفولوژی فیلم‌های قالبگیری شده نانو کامپوزیتی کیتوسان/نانورس مورد ارزیابی قرار گرفته است. مواد و روش‌ها: در این تحقیق، محلول بیوپلیمر کیتوسان با نسبت 2 و 3 درصد وزنی/حجمی محلول فیلم ساز و محلول نانو رس بنتونیت با نسبت 1 و 3 درصد(وزنی بر پایه کیتوسان) بطور جداگانه تهیه شد. برای تهیه نانو کامپوزیت، محلول تهیه شده کیتوسان به محلول نانو رس در دمای 55 درجه سانتی‌گراد اضافه گردید. فیلم‌ها به روش قالبگیری محلول نانوکامپوزیتی تهیه گردیدند. همچنین فیلم‌های شاهد از بیوپلیمر کیتوسان خالص در دو نسبت 2 و 3 درصد تهیه شد. میزان ممانعت به نفوذ بخارآب، استحکام کششی، درصد ازدیاد طول و ریز ساختار فیلم نانوکامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: بر اساس نتایج غلظت نانو رس تاثیر بسیار معنی‌داری (0.01>p)بر نفوذپذیری بخار آب و استحکام کششی فیلم‌های بیوپلیمر در دو غلظت‌ یکسان کیتوسان نشان داد. با افزودن نانو رس بنتونیت به ماتریکس کیتوسان در غلظت 1 درصد، استحکام کششی فیلم‌ها به ترتیب در کامپوزیت کیتوسان 2 درصد نانورس و کامپوزیت کیتوسان 3 درصد نانورس به 0.66 و 0.35 مگاپاسکال افزایش و درصد کشیدگی فیلم‌ها حدود 8.8 و 6.47 درصد کاهش یافت. با افزایش بیشتر میزان نانو رس به 3 درصد، میزان نفوذپذیری به بخار آب و کشیدگی و به همراه آن میزان استحکام کششی فیلم‌های نانو کامپوزیت کاهش یافت. با استناد به میکروگراف‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی، فیلم نانو کامپوزیت محتوی 1 درصد نانورس در مقایسه با فیلم شاهد در هر دو غلظت کیتوسان دارای ساختار غیر یکنواخت‌تری بوده و این ساختار با استحکام فیلم در بسته بندی و نگهداری مواد غذایی همبستگی مستقیم داشته است. با افزایش غلظت نانورس به 3 درصد، ساختار فیلم متخلخل‌تر شده که با نتایج کاهش استحکام مشاهده شده در کامپوزیت کیتوساننانورس3 درصد مطابقت دارد. استنتاج: می‌توان نتیجه گرفت که افزودن نانورس به بیو‌پلیمر کیتوسان، سبب اصلاح خواص مکانیکی، مورفولوژیکی و نفوذپذیری بخار آب فیلم‌های نانو کامپوزیت در مقایسه با فیلم‌های کیتو‌سان خالص می‌گردد. در مجموع در غلظت نانو‌رس 1 درصد، فیلم‌های نانو کامپوزیت بر پایه کیتوسان به لحاظ نفوذپذیری بخار آب، استحکام کششی، درصدکشیدگی و ریزساختار فیلم بهبود معنی‌داری در مقایسه با فیلم غیراصلاح شده کیتوسان نشان داده‌اند.