
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,502 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,640,254 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,234,581 |
تأثیر پلی اکریل آمید کاتیونی بر ویژگیهای خمیر بازیافتی کارتن کنگرهای کهنه (OCC) تقویت شده با نانو الیاف لیگنوسلولزی Paulownia fortunei | ||
پژوهشهای علوم و فناوری چوب و جنگل | ||
دوره 29، شماره 4، دی 1401، صفحه 139-155 اصل مقاله (932.38 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2023.20574.1983 | ||
نویسندگان | ||
محمد هادی آریائی منفرد* 1؛ لاله کریمی2؛ الیاس افرا3 | ||
1استادیار ، گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
2دانشآموخته کارشناسیارشد صنایع سلولزی، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
3دانشیار، گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: یکی از معایب مهم الیاف بازیافتی کاهش قابل توجه مقاومت های مکانیکی کاغذ حاصل از آن ها به دلیل کاهش پیوندهای بین الیاف میباشد. پژوهشهای فراوانی تاکنون در زمینه کاربرد نانو الیاف سلولزی در فرآیندهای تولید فرآوردههای کاغذی گزارش شده است. نتایج تحقیقات گذشته نشان میدهد بهکارگیری نانو الیاف سلولزی سبب تقویت فرآوردههای کاغذی میگردد؛ اگر چه میزان این تقویتکنندگی با توجه به نوع نانو الیاف سلولزی بهکار گرفتهشده متفاوت میباشد. نانو الیاف لیگنو سلولزی چوب پالونیا متشکل از الیاف نانو مقیاس با ترکیب شیمیایی مشابه چوب است که به روش مکانیکی بدون استفاده از مواد شیمیایی از زیست توده لیگنوسلولزی در دمای محیط تولید میشود. این ماده به صورت ژل قهوهای رنگ میباشد که فرآیند تولیدی کاملاً دوست دار محیط زیست دارد. تحقیق حاضر با هدف بررسی تأثیر افزودن هم زمان پلی اکریل آمید کاتیونی و نانو الیاف لیگنو سلولزی چوب پالونیا بر ویژگیهای خمیرکاغذ حاصل از بازیافت کارتن کنگرهای کهنه (OCC) انجام شده است. مواد و روشها: از کارتن کنگرهای کهنه جمعآوری شده خمیرکاغذ بازیافی تهیه شد و بعد از پالایش و دستیابی به درجه روانی 20±380 میلیلیترCSF مقادیر مختلف نانوالیاف لیگنوسلولزی چوب پالونیا (1، 2 و 3 درصد) و پلی اکریل آمید کاتیونی (1/0، 2/0 و 3/0 درصد) به آن افزوده شد. در نهایت از این تیمارها، کاغذهای دستساز استاندارد ساخته شد و ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی آنها بر اساس شیوه نامه استاندارد موسسهTAPPI اندازهگیری شدند. یافتهها: بکار بردن نانوالیاف لیگنوسلولزی همراه با پلی اکریل آمید کاتیونی باعث افزایش قابل توجه خواص مقاومتی میشود. بیشترین مقاومتها در سامانه نانوالیاف لیگنوسلولزی - پلی اکریل آمید کاتیونی مربوط به نمونههای حاوی 1 درصد نانوالیاف لیگنو سلولزی و 3/0 درصد پلی اکریل آمید کاتیونی مشاهده شد. نتایج ارزیابی خواص فیزیکی کاغذها نشان داد که دانسیته و مقاومت به عبور هوا با افزودن نانوالیاف لیگنوسلولزی - پلی اکریل آمید کاتیونی در کاغذ افزایش مییابد. شواهد نشان میدهد افزودن هم زمان نانو الیاف لیگنوسلولزی - پلی اکریل آمید کاتیونی به خمیر حاصل از کارتن کنگرهای کهنه به دلیل بهبود پیوندها و همچنین کاهش تخلخل ساختار کاغذ باعث افزایش مقاومت به عبور هوا و دانسیته میگردد. تحلیلهای آماری نیز نشان داد که اختلاف کاملاً معنیداری با 95 درصد اطمینان بین تیمارهای مختلف از لحاظ مقاومتهای مکانیکی (ترکیدن، پارگی، لهیدگی حلقوی و کششی) وجود دارد. نتیجه گیری: پلی اکریل آمید کاتیونی به دلیل بار مثبت و ساختار پلیمری خود از هدر رفت ذرات ریز نانو الیاف لیگنو سلولزی چوب پالونیا جلوگیری کرده و در نتیجه باعث افزایش مقدار نانو الیاف موجود در خمیر کاغذ شده و بهبود پیوند یابی بین الیاف ویژگیهای کاغذ ساخته شده را سبب میشود. نتایج آنالیزهای آماری با 95 درصد اطمینان نشان داد بین تیمارهای مربوط به ویژگیهای مقاومتی مانند مقاومت ترکیدن، مقاومت کششی و لهیدگی حلقهای اختلاف معنی داری وجود دارد. استفاده از سطوح بهینه الیاف نانو لیگنوسلولزی میتواند موجب بهبود این ویژگیها گردد. طبق نتایج حاصل بهترین مقدار مقاومت حاصل در بین تیمارهای مختلف در سامانه نانو الیاف لیگنو سلولزی- پلی اکریل آمید کاتیونی در نمونههای حاوی 1 درصد نانو الیاف لیگنو سلولزی و 3/0 درصد پلی اکریل آمید کاتیونی مشاهده میشود. | ||
کلیدواژهها | ||
نانو الیاف لیگنو سلولزی؛ Paulownia fortunei؛ کارتن کنگرهای کهنه (OCC)؛ پلی اکریل آمید کاتیونی؛ الیاف بازیافتی | ||
مراجع | ||
1.Rezayati Charani, P., and Moradian, M.H. 2019. Utilization of cellulose nanofibers and cationic polymers to improve breakinglength of paper. Cellulose Chemistry and Technology. 53: 7. 767-774.
2.Pourbaba, R., Izadyar, S., Hamzeh, Y., and Ashori, A. 2018. Effect of using cellulose nanofibers and cellulosic papermaking fines simultaneously on the properties of de-inked recycled pulp. Forest and Wood Products. 71: 3. 263-273.
3.Afra, E., Yousefi, H., Hadilam, M.M., and Nishino, T. 2013. Comparative effect of mechanical beating and nanofibrillation of cellulose on paper properties made from bagasse and softwood pulps, Carbohydrate Polymers. 97: 725-730.
4.Afra, E., Yousefi, H., and Aliniya Lakani, S. 2014. Properties of chemi-mechanical pulp filled with Nanofibrillated and Microcrystalline cellulose. J. of Biobased Materials and Bioenergy. 8: 1-6.
5.Afra, E., Mohammadnejad, S., and Saraeyan, A. 2016. Cellulose nanofibrils as coating material and its effects on paper. Progress in Organic Coating. 101: 455-460.
6.Wu, M.R., Paris, J., and van de Ven, T.G. 2007. Flocculation of papermaking fines by poly (ethylene oxide) and various cofactors: Effects of PEO entanglement, salt and fines properties. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 303: 3. 211-218.
7.Hubbe, M.A., Nanko, H., and McNeal, M.R. 2009. Retention aid polymer interactions with cellulosic surfaces and suspensions: A review. BioResources. 4: 2. 850-906.
8.Taherkhani, Z. 2021. Investigation of polyacrylamide polyelectrolytes performance in water purification. Iran Polymer Technology Research and Development. 6: 1. 39-50. (In Persian)
9.Xiong, B., Loss, R.D., Shields, D., Pawlik, T., Hochreiter, R., Zydney, A.L., and Kumar, M. 2018. Polyacrylamide degradation and its implications in environmental systems. NPJ Clean Water. 1: 1. 1-9.
10.Yang, K., Chen, J., Fu, Q., Dun, X., and Yao, C. 2020. Preparation of novel amphoteric polyacrylamide and its synergistic retention with cationic polymers. E-Polymers. 20: 1. 162-170.
11.Rezayati-Charani, P., Moradian, M.H., and Saadatnia, M.A. 2018. Sequence analysis using cellulose nanofibers, cationic starch and polyacrylamide in the paper tensile strength. J. of Wood and Forest Science and Technology. 25: 3. 73-86.
12.Yousefi, H., Azari, V., and Khazaeian, A. 2018. Direct mechanical production of wood nanofibers from raw wood microparticles with no chemical treatment. Industrial Crops & Products. 115: 26-31.
13.Moradian, M.H., Rezayati Charani, P., and Mousavi, S.F. 2020. Strengthening tensile strength of wet and dry layer of paper from chemical-mechanical pulp by cellulose nanofibers and PAE. Environmental Sciences Studies J. 5: 2. 2458-2465.
14.Afra, E. 2003. Properties of paper. Agricultural Sciences Press. 392p. (In Persian)
15.Hubbe, M.A. 2006. Bonding between cellulosic fibers in the absence and presence of dry-strength OD dry strength agents-a review. BioResources. 1: 2. 281-318.
16.Ekhtera, M.H., Rezayati Charani, P., Ramezani, O., and Azadfallah, M. 2008. Effects of poly-aluminum chloride, starch, alum, and rosin on the rosin sizing, strength, and microscopic appearance of paper prepared from old corrugated container (OCC) pulp. Bioresources Technology. 4: 2. 291-318.
17.Hassan, M.L., Bras, J., Mauret, E., Fadel, S.M., Hassan, E.A., and El-Wakil, N.A. 2015. Palm rachis microfibrillated cellulose and oxidized-microfibrillated cellulose for improving paper sheets properties of unbeaten softwood and bagasse pulps. J. Industrial Crops and Products. 64: 9-15.
18.Wiśniewska, M. 2018. Polyacrylamide (PAM). High performance polymers and their nanocomposites. Scrivener Publishing LLC. pp. 105-131.
19.Hadilam, M., Afra, E., and Yousefi, H. 2013. Effect of using nano cellulose fibers on bagas paper properties. J. of Wood and Forest Science and Technology. 66: 3. 351-366. (In Persian)
20.Yousefi, H., Faezipour, M., Hedhazi, S., Mazhari Mousavi, M., Azusa, Y., and Heidari, A.H. 2013. Comparative study of paper and nanopaper properties prepared from bacterial cellulose nanofibers and fibers/ground cellulose nanofibers of canola straw. J. Industrial Crops and Products. 43: 732-737.
21.Ghaderi, M., Mousavi, M., Yousefi, H., and Labbafi, M. 2014. All-cellulose nanocomposite film made from bagasse cellulose nanofibers for food packaging application. J. Carbohydrate polymers. 104: 59-65. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 230 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 215 |