کاربرد تیمار سطحی پلاسما به منظور تولید فیلم نانوکامپوزیت دو لایه پلی اتیلن ترفتالات-کربوکسی متیل سلولز حاوی نانو ذرات اکسیدروی به عنوان نوعی بسته بندی جدید برای مواد غذایی

در این پژوهش فیلم های نانوکامپوزیتی پلی اتیلن ترفتالات کربوکسی متیل سلولز(petcmc) حاوی نانوذرات اکسید روی (4%، 3%، 2%، 1%، 0% zno nps:) تهیه شد و در نهایت فیلم های نانوکامپوزیتی تهیه شده تحت آزمون های نفوذپذیری بخارآب، رطوبت، مکانیکی و میکروبی قرار گرفت. برای اتصال بهتر کربوکسی متیل سلولز (cmc) روی سطح فیلم پلی اتیلن ترفتالات ((pet، از پیش تیمار پلاسمای اکسیژن استفاده شد. همچنین به منظور بررسی اثر تیمار پلاسما در بهبود ویژگی های فیلم های دولایه، مقایسه بین فیلم های دولایه ی تیمار شده با پلاسما و تیمار نشده، با استفاده از آزمون ftir صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که گروه های قطبی مانند c = o و oh در سطح pet پس از تیمار با پلاسما تشکیل شد که باعث بهبود چسبیدن دولایه ی پلیمر به یکدیگر گردید. با افزودن نانوذرات، نفوذپذیری بخار آب فیلم دولایه petcmczno نسبت به فیلم petcmc کاهش پیدا کرد. در آزمون مکانیکی با افزودن نانوذرات در فیلم های نانوکامپوزیتی نسبت به فیلم petcmc بر میزان استحکام کششی فیلم ها از 123.77 به 466.80 mpa افزوده شد و مقاومت بیشتری نشان دادند. درحالی که طول کشش هنگام شکست، با افزایش درصد نانوذرات در فیلم های نانوکامپوزیت از ٪48.38 به 10.59٪ کاهش یافت. بنابراین فیلم های نانوکامپوزیت در مقایسه با فیلم petcmc مقاومت بیشتری نشان می دهند که کمک به تسهیل حمل و نقل و ذخیره مواد غذایی می کنند. حضور نانوذرات اکسیدروی در فیلمpetcmc فعالیت ضد میکروبی در برابر اشرشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس نشان داد. به طور کلی افزایش نانو ذراتzno، باعث بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی و میکروبی می شود. یافته های این مطالعه نشان داد که فیلم های pet/cmc تحت تیمار پلاسما، قابلیت استفاده در بسته بندی های ضد میکروبی مواد غذایی را دارند و می توانند ماندگاری مواد غذایی بسته بندی شده را به عنوان بسته بندی فعال افزایش دهند.

Application of plasma surface treatment to produce CMC-PET/ZnO bilayer nanocomposite film as a novel food packaging

In this study, PETCMC bilayer nanocomposites films containing different levels of zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs; 0%, 1%, 2%, 3%, 4%) were prepared and characterized. For better attachment of CMC on Polyethylene terephthalate (PET), atmospheric plasma pretreatment was used. The water vapor permeability, moisture, mechanical and microbial properties of the films were analyzed. Also, in order to investigate the effect of plasma treatment on improving the properties of bilayer films, a comparison was made between plasma treated and untreated bilayer films using FTIR test. Results showed the formation of polar groups such as C=O and OH on the PET surface following the plasma treatment which improved the adhesion of the two layers of polymer to each other. The water vapor permeability of PETCMC films containing ZnO NPs decreased compared to the pure film with increasing the ZnO NPs percentage. Increasing the nanoparticles percentage had a positive impact on the tensile strength and increased this factor from 123.77 to 466.80 MPa, while the elongation at break decreased from 48.38% to 10.59%, and the nanocomposite films were revealed more resistant compared to the pure PETCMC film, which facilitates the transport and storing of the foodstuffs. In addition, the presence of ZnO NPs in PETCMC films exhibited antimicrobial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. In general, this research verifies improvement in physical, mechanical, and microbial characteristics of PETCMC nanocomposite films along with the increasing of ZnO NPs. Our findings suggest that plasmatreated PET/CMC films have the potential for application in food antimicrobial packaging and can extend the shelflife of packaged food as active packaging.