مطالعه تجربی نانوکامپوزیتهای پلی وینیل استات / الماس

معتضدیان, اسماعیل; اسفندیاری, نادیا

مطالعه تجربی نانوکامپوزیتهای پلی وینیل استات / الماس

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

اسماعیل معتضدیان

نادیا اسفندیاری

گروه مهندسی شیمی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران

چکیده

نانوکامپوزیت ها گروه جدیدی از مواد هستند که حداقل یک جزء از اجزای اصلی تشکیل دهنده آنها دست کم در یک بعد، در گستره یک تا صد نانو متر داشته باشد. به طور معمول، نانوکامپوزیت ها ویژگی هایی متفاوت و برتر از نظر خواص مکانیکی و فیزیکی نسبت به کامپوزیت های متعارف دارند در این پژوهش، پلی‌وینیل‌استات به روش پلیمریزاسیون امولسیونی به منظور ماتریس پلیمری تهیه شد. سپس نانو ذرات الماس با عامل سیلانی اصلاح گردید. در نهایت نانو کامپوزیت پلی وینیل استات- الماس با 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد از نانو ذره الماس اصلاح شده تهیه و مورد آنالیز قرار گرفت. جهت تعیین مشخصات و بررسی ساختار نانو کامپوزیت تشکیل شده از آنالیزهای FTIR، TGA، RMS، FESEM، اندازهگیری میزان نفوذ اکسیژن در فیلمهای تولیدی و اندازهگیری زاویه تماس استفاده شده است. آنالیز FTIR مشخص کرد که اصلاح نانو ذرات الماس با عامل سیلانی به خوبی صورت گرفته است. تصاویرFESEM نشان می دهد که نانوکامپوزیت همگن ایجاد شده است. با افزایش درصد نانو ذره الماس اصلاح شده در نانو کامپوزیت میزان نفوذپذیری اکسیژن در فیلم نانو کامپوزیت پلی وینیل استات- الماس کاهش می یابد. در صورتیکه این نانو کامپوزیت به عنوان پوشش نگهدارنده میوه ها استفاده شود، این خاصیت ارزشمندی است. اندازه گیری زاویه تماس نانو کامپوزیت پلی وینیل استات- الماس نشان داد که با افزایش میزان نانو ذرات الماس اصلاح شده از 5/0 به 2 درصد وزنی، خاصیت آب گریزی فیلم نانو کامپوزیت افزایش می یابد. بنابراین با افزایش میزان مشخص از نانوذرات به ماتریس پلیمری، خواص پلیمر از جمله مقاومت گرمایی و استحکام کششی افزایش یافته که این باعث بالا رفتن کارآیی پلیمر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

پلی وینیل استات

نانوذرات الماس

کامپوزیت

زاویه تماس

نفوذ پذیری

موضوعات

نانو کامپوزیت

عنوان مقاله English

Experimental Study of Polyvinyl Acetate / Diamond Nanocomposites

نویسندگان English

Esmail Motazedian

Nadia Esfandiari

Department of Chemical Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvasht, Iran

چکیده English

Abstract

Research subject: Nanocomposites are a new class of materials that have at least one of their major constituents, at least in one dimension, in the range of one to one hundred nanometers. Typically, nanocomposites have different and superior properties in terms of mechanical and physical properties than conventional composites.

Research approach: In this study, polyvinyl acetate was prepared by emulsion polymerization for polymer matrix. Then the diamond nanoparticles were modified with silane agent. Finally, polyvinyl acetate / diamond nanocomposite was prepared and analyzed with 0.5, 1, 1.5 and 2 wt% of modified diamond nanoparticles. To determine the properties and structure of the nanocomposite, FTIR, TGA, RMS, FESEM, oxygen permeation analysis was used in the films produced and contact angle measurements.

Main results: FTIR Analysis revealed that the modification of the diamond nanoparticles with the silane agent was well performed. FESEM images show that homogeneous nanocomposites were created. Oxygen permeability in polyvinyl acetate / diamond nanocomposite film decreases with increasing percentage of modified nanoparticles in nanocomposite. This is a valuable property if this nanocomposite is used as a fruit preservative coating. Contact angle measurement of polyvinyl acetate / diamond nanocomposite showed that by increasing the amount of modified diamond nanoparticles from 0.5 to 2 wt %, the hydrophobicity of nanocomposite film increased. Therefore, by increasing the specific amount of nanoparticles to the polymer matrix, the polymer properties such as heat resistance and tensile strength are increased which increases the efficiency of the polymer.

کلیدواژه‌ها English

Polyvinyl Acetate

Diamond Nanoparticle

Composite

Contact angle

permeability

[1] Tharanathan R.N., Biodegradable Films and Composite Coatings: Past, Present and Future, Trend in Food Science & Technology, 14, 71-78, 2003.
[2] Chronakis I. S., Novel Nanocomposites and Nanoceramics Based on Polymer Nanofibersusing Electrospinning Process-A Review, Journal of Materials Processing Technology, 167, 283–293, 2005.
[3] De lima R., Feitosa L., Santo Pereira A.E., de Moura M.R., Aouada F.A., Mattoso L.H.C. and Fraceto L.F., Evaluation of the Genotoxicity of Chitosan Nanoparticles for Use in Food Packaging Films, Journal of Food Science, 75, 89-96, 2010.
[4] Vasile C., Polymeric Nanocomposites and Nanocoating for Food Packing: A review, Materials, 11, 1-49, 2018.
[5] Liu Y., Gu Z., Margrave J.L. and Khabashesku V.N., Functionalization of Nanoscale Diamond Powder: Fluoro-, Alkyle-, and Amino Acid- Nanodiamond Derivatives, Chemistry of Materials, 16, 3924-3930, 2004.
[6] Portet C., Yushin G. and Gogotsi Y., Electrochemical Performance of Carbon Onions, Nanodiamonds, Carbon Black and Multiwalled Nanotubes in Electrical Double Layer Capacitors, Carbon, 45, 2511-2518, 2007.
[7] Mochalin V.N., Shenderova O., Ho D. and Gogotsi Y., The Properties and Applications of Nanodiamonds, Nature Nanotechnology, 1-13, 2011.
[8] An J., Zhang M., Wang S. and Tang J., Physical, Chemical and Microbiological Changes in Stored Green Asparagus Spears as Affected by Coating of Silver Nanoparticles-PVP. LWT, 41, 1100-1107, 2015.
[9] Yahyavi M., Khazaeian A. and Mashkour M., Studying the Properties of Polyvinyl Alcohol/Cellulose Nanofiber/Hydroxyapatite Hybrid Nanocomposite., Iranian Journal of Polymer Science and Technology 28, 91-99, 2015.
[10] Hong P., Dan X., Qin L., Huiqing R. and Min Z., Preparation and Characterization of Corn Strach-Nanodiamond Composite Films, Applied Mechanics and Materials, 469, 156-161, 2014.
[11] Davar F, Majedi A., and Mirzaee A.,Polyvinyl Alcohol Thin Film Reinforced by Green Synthesized Zirconia Nanoparticles, Ceramics International, 44, 19377-19382, 2018.
[12] Kassab Z., Boujemauui A., Youcef H.B., Hajlane A., Hannache H., Achaby M.E., Production of Celluluse Nanofibrils from Alfa Fibers and Its Nanoreinforcement Potential in Polymer Nanocomposites, Celluluse, 26, 9567-9581, 2019.
[13] Ortiz-Duarte G., Perez-Cabrera L.E., Artes-Hernandez F., Maktinez-Hernandez G.B., Ag-Chitosan Nanocomposite in Edible Affect the Quality of Fresh-Cut Melon, Postharvest Biology and Technology, 147, 174-184, 2019.
[14] Zhang X., Xiao G., Wang Y., Zhao Y., Su H., Tan T., Preparation of Chitosan-TiO2 Composite Film with Efficient Antimicrobial Activities under Visible Light for Food Packaging Application, Carbohydrate Polymers, 169, 101-107, 2017.
[15] Meindrawan B., Suyatma N.E., Wardana A.A., Pamela V.Y., Nanocomposite Coating Based on Carrageenan and ZnO Nanoparticles to Maintain the Storage Quality of Mango, Food Packing and Shelf Life, 18, 140-146, 2018.
[16] Kuila T., Khanra P., Mishra A.K., Kim N.H. and Le J.H., Functionalized-Graphene/Ethylene Vinyl Acetate Co-Polymer Compositesfor Improved Mechanical and Thermal Properties, Polymer Testing, 31, 282-289, 2012.
[17] Agarwal S., Greiner A. and Wendorff J.H., Functional Materials by Electrospinning of Polymers, Progress in Polymer Science, 38, 963-991, 2013.
[18] de Moura M.R., Mattoso L.H.C. and Zucolotto V., Development of Cellulose-Based Bactericidal Nanocomposites Containing Silvernanoparticles and Their Use as Active Food Packaging, Journal of Food Engineering, 109, 520-524, 2012.
[19] Robertson G.L., Food Packaging: Principles and Practice, Third Edition, 2012.
[20] Aghjeh M.R., Asadi V. Mehdijabbar P., Khonakdar H.A. and Jafari S.H., Application of Linear Rheology in Determination of Nanoclay Localization in PLA/EVA/Clay Nanocomposites: Correlation with Microstructure and Thermal Properties, Composites Part B: Engineering, 86, 273-284, 2016.