عنوان

اثر نانو اکسید روی بر اکسو-زیست تخریب پذیری، مهاجرت مونومر استایرن و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی نانوکامپوزیت‌های پلی استایرن- نانورس,‮‭The effect of nano zinc oxide on the oxo-biodegradability, migration of styrene monomer and physicochemical properties of polystyrene-nanoclay nanocomposites‬

Number

‭۱۹۹۳۱پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

اثر نانو اکسید روی بر اکسو-زیست تخریب پذیری، مهاجرت مونومر استایرن و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی نانوکامپوزیت‌های پلی استایرن- نانورس

Parallel Title Proper

‮‭The effect of nano zinc oxide on the oxo-biodegradability, migration of styrene monomer and physicochemical properties of polystyrene-nanoclay nanocomposites‬

First Statement of Responsibility

/لیلا ابوالقاسمی فخری

Name of Publisher, Distributor, etc.

: کشاورزی

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۷‬

Name of Manufacturer

، میرزائی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۷۱‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

علوم و صنایع غذایی - گرایش شیمی مواد غذایی

Date of degree

‮‭۱۳۹۷/۰۶/۱۸‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

پلی استایرن با کاربرد عمومی ‮‭(GPPS)‬ یکی از گسترده‌صترین پلیمرهای مورد استفاده در زمینه بسته‌صبندی مواد غذایی است .رشد روز افزون مصرف پلاستیک‌صهای تخریب ناپذیر منجر به بروز مشکلات جدی در رابطه با آلودگی‌صهای ناشی از این مواد و روش‌صهای دفع آن‌صها شده است .یکی از راهکارها برای غلبه بر این مشکل، گسترش پلیمرهای اکسو- تخریب پذیر از طریق تخریب پذیر کردن پلیمرها با افزودن موادی خاص با عنوان پیش‌صتخریب کننده است .از جمله مواد پیش‌صتخریب کننده می‌صتوان به اکسیدهای فلزی) نظیر اکسید روی ((‮‭ZnO)‬ اشاره کرد .استفاده همزمان از پرو-اکسیدان‌صهایی مانند نانوذرات اکسید روی‮‭NPs) - (ZnO‬همراه با نانورس مونت موریلونیت می‌صتواند اکسو- زیست تخریب پذیری کلی پلیمرها را بهبود بخشد .یکی از جدیدترین پیشرفت‌صها در زمینه‌صی پلیمر، ورود فناوری نانو در این عرصه می‌صباشد .افزودن مقادیر کمی نانوذرات به ماتریس‌صهای پلیمری می‌صتواند خواص فیزیکی، حرارتی، مکانیکی، بازدارندگی در برابر بخار آب و گازها و سایر خواص آن‌صها را بهبود بخشد .در حضور دو نوع نانوذره، اثرات هم‌صافزایی یا مهارکنندگی بر خواص پلیمر مطرح می‌صگردد و لازمه‌صی بهبود بسیاری از خواص پلیمر، تولید ساختار نانوکامپوزیتی با پراکندگی خوب و یکنواخت نانوذرات در حضور یکدیگر می‌صباشد .علاوه بر تخریب پلیمر، لازم است که نانوذرات اضافه شده بر خواص مکانیکی، حرارتی و بازدارندگی پلیمر تأثیر مطلوبی داشته باشند و یافتن محدوده‌صی غلظت‌صهای مناسب نانوذرات بدین منظور مورد نیاز می‌صباشد .روش سطح پاسخ ‮‭(RSM)‬ برای مدل‌صسازی و بهینه‌صسازی پاسخ‌صهایی که توسط بیش از یک متغیر تحت تأثیر قرار می‌صگیرند مفید است .مهاجرت مونومر استایرن ‮‭(SM)‬ باقی مانده از بسته‌صبندی‌صهای پلی استایرنی به مواد غذایی، یکی از نگرانی‌صهای اصلی در سراسر جهان در سال‌صهای اخیر بوده است .مواد مهاجرت کننده علاوه بر اثرات مضر روی سلامتی، دارای اثرات نامطلوب بر کیفیت مواد غذایی می‌صباشند .ایجاد تغییر در ساختار پلیمر با حضور ذرات با ابعاد نانو و نسبت زمین‍ بالا و ایجاد مسیر زیگزاگی، پر پیچ و خم و طویل برای انتشار مونومرهای باقی مانده در ورقه‌صها، می‌صتواند به عنوان یکی از روش‌صهای کاهش مهاجرت مونومرها از پلیمر به محیط خارج مورد بررسی قرار گیرد .در این مطالعه برای اولین بار اثر سیستم پیش‌صتخریب کننده نانوذرات ‮‭ZnO‬ و رس آلی ‮‭Cloisite ۱۵A (C۱۵A)‬ بر اکسو- زیست تخریب پذیری نانوکامپوزیت‌صهای بر پایه‌صی پلی استایرن تولید شده با روش اختلاط مذاب، اثر افزودن همزمان این نانوذرات روی ویژگی‌صهای فیزیکوشیمیایی ورقه‌صهای بسته‌صبندی تولید شده و اثر بازدارندگی آن‌صها بر میزان مهاجرت مونومر استایرن از ورقه‌صهای بسته‌صبندی حاصل به سیمولانت‌صهای مواد غذایی مورد بررسی قرار گرفت .نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی ‮‭(SEM)‬ و پراش اشعه‌صی ایکس ‮‭(XRD)‬ نشان داد که حضور نانوذرات‮‭ZnO‬ ، توزیع رس آلی ‮‭(OC)‬ را در ماتریس ‮‭GPPS‬ بهبود می‌صبخشد .از طرف دیگر حضور نانوذرات ‮‭OC‬ نیز اثر بهبود دهندگی بر پخش نانوذرات ‮‭ZnO‬ نشان داد .مدل‌صهای رگرسیونی برای ویژگی‌صهای مکانیکی، حرارتی، رنگی، بازدارندگی در برابر بخارآب و جذب آب به عنوان تابعی از غلظت‌صهای ‮‭ZnO‬ و ‮‭OC‬ ایجاد شد .با در نظر گرفتن ضرایب رگرسیون به دست آمده برای متغیرها، غلظت ‮‭OC‬ مهمترین فاکتوری بود که به طور معنی‌صداری بر خواص مذکور تأثیر گذاشت .نتایج حاصل از بهینه‌صسازی ترکیب نانوکامپوزیت نشان داد که مطلوب‌صترین ترکیب حاوی مقدار‮‭NP - ۷۹/۰ ZnO‬و ‮‭۰۳/۲ C۱۵A‬ با مطلوبیت ‮‭۷۰/۰‬ می‌صباشد .آزمون اعتبارسنجی مدل‌صها برای تعیین صحت، کفایت معادلات به دست آمده را برای پاسخ‌صها نشان داد .نتایج آزمون طیف سنجی مادون قرمز‮‭IR)- (FT‬، تنفس سنجی زیستی و وزن صسنجی حرارتی‮‭(TGA)‬ ، حاکی از تخریب بیشتر نمونه‌صهای نانوکامپوزیت بود و نانوکامپوزیت سه‌صگانه حاوی هر دو نوع نانوذره، تخریب بیشتر را در هر دو مرحله تخریب غیرزیستی) نوری (و زیستی) میکروبی (نشان داد .حضور نانوذرات میزان مهاجرت مونومر استایرن را به اتانول ‮‭۱۰‬ و) ‮‭۵۰‬ در آب ‮‭(v/v)‬ (به طور معنی‌صداری کاهش داد (> ‮‭(۰۵/۰ P‬ و نانوذرات اثر هم‌صافزایی را بر روی کاهش میزان مهاجرت نشان دادند .روش‮‭FID - GC‬مورد استفاده دقت و صحت خوبی را نشان داد .داده‌صهای حاصل از مهاجرت استایرن در دمای ‮‭۵‬ ‮‭C‬به اتانول ‮‭۵۰‬ مطابق با قوانین انتشار فیک بود و کمترین ضریب انتشار در نمونه حاوی دو نوع نانوذره‮‭۱۰ - (cm۲/s ۱۴‬‌ ‮‭۸۹/۲)‬ بدست آمد

Text of Note

10-14 cm2/s)‌Polystyrene (PS) is one of the most widely used polymers in the field of food packaging. Growing consumption of nondegradable plastics has led to serious problems with the pollution caused by these materials and their disposal methods. One of the solutions to overcome this problem, is the production of oxo-biodegradable polymers via adding of special materials as prodegradant. Among them can be mentioned metal oxides (such as zinc oxide (ZnO)). Simultaneous use of pro-oxidants such as ZnO-NP along with montmorillonite can improve the overall oxidative degradability of polymers. One of the newest developments in the field of polymer is the introduction of nanotechnology. Adding of small amounts of nanoparticles to polymer matrix can improve the physical, thermal and mechanical properties, gases and water vapor permeability and other properties. In the presence of two nanoparticles, the synergistic or inhibitory effects on polymer properties are raised and the production of nanocomposites with good and uniform dispersion of nanoparticles is necessary to improve many of properties of the polymer. In addition to polymer degradation, it is necessary that the added nanoparticles have a beneficial effect on the mechanical, thermal, and barrier properties and it is required to find the appropriate concentrations of nanoparticles. The response surface method (RSM) is one of the experimental design methods which it is useful for modeling and optimizing responses that are affected by more than one variable. In recent years, the migration of styrene from polystyrene packaging into foods is one of the main concerns around the world. In addition to harmful effects on health, migrated materials have adverse effects on food quality. Changes in the polymer structure via adding of particles with nano dimensions and high aspect ratio, by creating long and tortuous path for diffusion of residual styrene monomer in the sheets, can be considered as one of the methods for reducing the migration of monomers from the polymer to the outside media. In this study, for the first time, the effect of ZnO and Cloisite 15A (C15A) pro-degradant system on the oxo-biodegradability of polystyrene-based nanocomposites, the simultaneous effect of these nanoparticles on physicochemical properties of produced packaging sheets and the inhibitory effect of them on the amount of styrene monomer migration from packaging sheets to food simulants were investigated. The results of scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) showed that the presence of ZnO nanoparticles improves the distribution of organoclay (OC) in the GPPS matrix. On the other hand, the presence of OC nanoparticles also showed an improvement effect on ZnO nanoparticles distribution. Regression models were developed for mechanical, thermal, color, water vapor permeation, and water uptake as a function of ZnO and OC concentrations. Considering the regression coefficients obtained for the variables, OC concentration was the most important factor that significantly affects the properties mentioned above. Results of optimization of nanocomposite composition showed that the most suitable composition has 0.79 ZnO-NP and 2.03 C15A with a maximum desirability of 0.70. The verification experiments results showed the adequacy of the obtained equations for the responses. The results of the FT-IR, biodegradation respirometric tests and termogravimetric analysis (TGA) showed more degradation of nanocomposite samples and ternary nanocomposite containing both types of nanoparticles showed the most degradation in both abiotic and biotic degradation stages. The presence of nanoparticles significantly reduced the amount of styrene monomer migration into ethanol 10 and 50 (v/v) (p <0.05) and nanoparticles showed a synergistic effect on the reduction of migration. The used GC-FID method showed good accuracy. The migration data for styrene from samples into 50 ethanol at 5 C appeared to follow Fickian diffusion principles and the lowest diffusion coefficient was obtained in sample containing two types of nanoparticles among all samples (2.89

Parallel Title

‮‭The effect of nano zinc oxide on the oxo-biodegradability, migration of styrene monomer and physicochemical properties of polystyrene-nanoclay nanocomposites‬

ابوالقاسمی فخری، لیلا

Abolghasemi Fakhri, Leila

قنبرزاده، بابک ل‌لا ین‍ ن‌قهد و ک ه‌دازرنق، استاد راهنما

دهقان نیا، جلال، استاد راهنما

عباسی، فرهنگ، استاد مشاور

رنجبر، حیدر، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی