بررسی تأثیر نانوذرات خاک رس در فرایند تولید الیاف سلولزی

به گزارش خبرنگار آنا، در ساخت این الیاف از روشی سریع و حلال‌های زیست‌سازگار استفاده شده که آلودگی زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد. افزون بر کاربردهای نساجی، از این الیاف می‌توان در ساخت الیاف کربنی با کیفیتی بالا نیز استفاده کرد.

دکتر شایا محمودیان در این خصوص اظهار کرد: در سال‌های اخیر، فناوری نانو به صورت گسترده‌ای در صنایع نساجی از جمله صنایع تولید الیاف بکار می‌رود. تولید الیاف نانوکامپوزیت با استفاده از تقویت کننده‌های نانومتری موجب بالا رفتن کارایی و بهبود خصوصیات الیاف می‌شود.

عضو هیئت علمی رشته نساجی دانشگاه آ‍زاد اسلامی کاشان، هدف از انجام این طرح را تولید الیاف نانوکامپوزیت سلولز بازیافته/ نانوذرات خاک رس و به منظور بهبود خواص مکانیکی و حرارتی الیاف سلولز بازیافته خواند و افزود: الیاف سلولز بازیافته به عنوان پیش زمینه در تولید الیاف کربن به کار می‌رود. لذا تولید الیاف نانوکامپوزیت سلولز بازیافته با درصد کربن بالا‌تر، جهت افزایش کمیت و کیفیت الیاف کربن تولیدی، هدف دیگری بود که در این طرح دنبال شد. الیاف کربن از گروه الیاف مهندسی است و کاربردهای فراوانی از جمله در صنایع کامپوزیت، هوافضا، خودروسازی، ساختمان، لوازم ورزشی و مهندسی پزشکی دارد.

پژوهشگر و عضو هیات علمی دانشگاه آ‍زاد اسلامی کاشان افزود: افزایش استحکام کششی، افزایش مدول یانگ، افزایش مقاومت حرارتی و افزایش میزان کربن باقی مانده در اثر استفاده از نانوذرات خاک رس در ساخت الیاف سلولزی، از مهم‌ترین نتایج این کار است.

وی گفت: یکی از کاربردهای صنعتی الیاف سلولز بازیافته، استفاده ازآن به عنوان پیش ماده در تولید الیاف کربن است. لذا افزایش ذغال تولیدی در این الیاف نانوکامپوزیتی، به معنای افزایش کمیت و کیفیت الیاف کربن تولیدی است که نکتهٔ حائز اهمیتی است.

محمودیان با توجه به مزایای روش استفاده شده ، گفت: «با توجه به اینکه نانوذرات در حین فرایند تولید به محلول سلولز افزوده می‌شوند، مرحلهٔ جدیدی به فرایند تولید الیاف اضافه نمی‌شود. همچنین نانوذرات خاک رس قیمت نسبتاً پایینی دارند. پس می‌توان گفت زمان و هزینه زیادی به فرایند تولید الیاف افزوده نخواهد شد. لذا با توجه به بالارفتن کارایی الیاف تولیدی به نظر می‌رسد این کار قابلیت تجاری شدن را نیز دارد. علاوه بر این به دلیل رنگ سفید نانوذرات مصرفی، الیاف نانوکامپوزیت تولید شده، تغییر رنگ قابل توجهی نسبت به الیاف سلولز بازیافته ندارند.»

وی گفت: فرایند متداول در تولید الیاف سلولز بازیافته، روش ویسکوز است که فرایندی طولانی و آلوده کننده محیط زیست است. در این تحقیق، این فرایند با روشی جدید و کوتاه، که در آن از حلال‌های یونی استفاده می‌شود، جایگزین شده است. حلال‌های یونی، دوستدار محیط زیست و به حلال‌های سبز معروفند.

این محقق در توضیح روش استفاده شده عنوان کرد: این الیاف نانوکامپوزیتی بر پایه سلولز بازیافته و نوعی نانوذرات خاک رس اصلاح شده (مونت موریلونیت) به روش ترریسی تولید شده است. حلال مورد استفاده حلال یونی، ۱-اتیل- ۳- متیل ایمیدازولیوم استات بود. همچنین تأثیر نانوذرات خاک رس بر روی خصوصیات مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت‌ها بررسی شد و ساختار و شکل آن‌ها به کمک دستگاه‌های SEM، XRD، TEM و FTIR مورد مطالعه قرار گرفت.

این تحقیقات از تلاش‌های دکتر شایا محمودیان- عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کاشان- و همکارانش در دانشگاه تکنولوژی مالزی حاصل شده و نتایج آن در مجلهٔ Journal of Materials Science (جلد ۵۰، شماره ۳، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۲۲۸ تا ۱۲۳۶) به چاپ رسیده است.