همکاری دانشگاه صنعتی شریف و شرکتی داخلی برای تولید مواد اولیه بسته‌بندی‌های زیست تخریب‌پذیر

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، در سال‌های اخیر، افزایش روزافزون استفاده از مواد پلیمری در صنایع مختلف، به ویژه صنایع بسته‌بندی و پزشکی در کنار مشکلات ناشی از بازیافت این مواد، به یک نگرانی جدی برای محیط‌زیست تبدیل شده است. به همین منظور نسل جدیدی از پلیمرها به عنوان «پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر» مورد توجه قرار گرفته‌اند.

به گفته امیر قاسمی، مجری طرح، رزین نشاسته به عنوان زمینه بسیاری از کامپوزیت‌های زیست تخریب‌پذیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال جذب رطوبت بالا و پایین بودن خواص مکانیکی، مانع از تولید انبوه این خانواده از پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر شده است.

وی افزود: «تاکنون مطالعات گسترده‌ای برای رفع این دو مشکل اساسی صورت گرفته است. در این میان، ترکیب نشاسته ترموپلاستیک با پلیمرهای پایه نفتی و یا کامپوزیت‌سازی آن به عنوان دو راهکار اساسی برای رفع نقایص ذکر شده مطرحند. برای این منظور، الیاف و ذرات گوناگونی به عنوان فاز تقویت‌کننده در زمینه نشاسته ترموپلاستیک به کار گرفته می‌شود. نکته حائز اهمیت در این دو روش که ضمن حفظ زیست تخریب‌پذیر بودن محصول نهایی باید در نظر داشت، ایجاد خواص عملکردی قابل مقایسه با پلیمرهای پایه نفتی و هزینه تولید قابل توجیه و قیمت تمام شده رقابتی با آنهاست».

در این پژوهش نیز تلاش شده است تا نانوکامپوزیتی بر پایه نشاسته ترموپلاستیک و نانوالیاف طبیعی سلولز ساخته شود تا علاوه بر رفع نقاط ضعف نشاسته ترموپلاستیک، وابستگی به منابع نفتی را نیز کاهش دهد.

بهبود خواص مکانیکی نشاسته ترموپلاستیک با استفاده از نانوالیاف طبیعی سلولز، افزایش پایداری حرارتی، ارتقای زیست تخریب‌پذیری و رفع مشکل جذب

رطوبت نشاسته ترموپلاستیک از مهم‌ترین دستاوردهای این پژوهش است.

نتایج این طرح در صنایع گسترده‌ای کاربرد خواهد داشت. برای نمونه می‌توان در صنایع بسته‌بندی و صنایع غذایی جهت ساخت انواع ظروف یکبار مصرف و یا در صنایع کشاورزی جهت تولید انواع مالچ فیلم و گلدان از این مواد استفاده کرد.

به گفته این محقق، انجام طرح حاضر علاوه بر ساخت نانوکامپوزیتی کاملاً زیست تخریب‌پذیر که وابستگی صنایع به منابع محدود نفتی را مرتفع خواهد کرد، نگرانی‌های دوستداران محیط‌زیست را از بابت بازیافت و دفع بخشی از زباله‌های شهری را از بین خواهد برد. از لحاظ کیفیت و هزینه نیز می‌توان ادعا کرد که این مواد می‌توانند نیاز صنایع را با هزینه‌ای پایین‌تر و خواصی نزدیک به پلیمرهای پایه نفتی متداول برطرف سازند.

وی در خصوص مزیت استفاده از الیاف طبیعی در ترکیب این نانوکامپوزیت عنوان کرد: «قیمت پایین، خواص مکانیکی مناسب مثل استحکام بالا و مقاومت سایشی مطلوب و از همه مهم‌تر زیست تخریب‌پذیری الیاف طبیعی، آنها را به عنوان جایگزین مناسبی برای الیافی مانند شیشه، کربن و یا آرامید مطرح کرده است. لذا کامپوزیت‌های پایه نشاسته حاوی الیاف طبیعی از اهمیت بالایی برخوردار هستند؛ چراکه به دلیل وجود شباهت در ساختار شیمیایی الیاف طبیعی و نشاسته، هنگامی که این الیاف در زمینه نشاسته قرار می‌گیرد، اتصالی قوی بین این دو جزء برقرار می‌شود. این مسأله سبب بهبودی قابل ملاحظه در خواص مکانیکی کامپوزیت خواهد شد. علاوه بر این، سادگی و تشابه فرایند این دسته از کامپوزیت‌های پایه نشاسته با پلیمرها متداول صنعت بسته‌بندی، سبب کاهش هزینه محصول نهایی خواهد شد».

این تحقیقات به همت امیر قاسمی و در قالب پایان‌نامه کارشناسی ارشد وی به راهنمایی دکتر رضا باقری و با همکاری شرکت پارسا پلیمر شریف صورت گرفته است. این طرح همچنین به عنوان پایان‌نامه مورد نیاز صنعت به تأیید ستاد ویژه توسعه فناوری نانو نیز رسیده است.