بررسی تخریب نوری، تجزیه زیستی،جذب آب و خواص مکانیکی پلاستیک های تخریب پذیر جهت استفاده در صنایع بسته بندی | ||
فصلنامه علوم محیطی | ||
مقاله 12، دوره 16، شماره 3، مهر 1397، صفحه 203-216 اصل مقاله (1.38 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
نویسندگان | ||
شهرزاد خرم نژادیان* 1؛ شیرین خرم نژادیان2 | ||
1گروه محیط زیست، واحد دماوند، دانشگاه آزاد اسلامی، دماوند، ایران | ||
2تاریان زیست سپهر دماوند، مرکز رشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد دماوند، دماوند، ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: پسماندهای حاوی مواد پلاستیکی بخصوص تبدیل به معضلی در سراسر جهان شده اند. مدت زمان تجزیه مواد پلیمری پایه نفتی در محیط زیست طولانی می باشد. بسته بندی پلاستیکی یکی از معمول ترین منابع تولید این پسماندها می باشد. یکی از راهکارهای مقابله با این مشکل استفاده از پلاستیک های تخریب پذیر است.یکی از روش های تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر آمیزه سازی این مواد با پلیمرهای طبیعی است. تخریب نوری نیز یکی از انواع روش های تجزیه این مواد در طبیعیت می باشد که به نظر می رسد برای پلاستیک های قابل استفاده در صنایع بسته بندی که در بیشتر موارد عمدا یا سهوا توسط شهروندان در طبیعت رها می شود راهکار مناسبی است. مواد و روش ها: در این پژوهش آمیزه قابل تخریب نوری و زیست تخریب پذیری از نشاسته و پلی اتیلن سبک خطی جهت استفاده در صنایع بسته بندی مورد بررسی قرار گرفته است. مقادیر مختلفی از نشاسته(7/3%،4/7%، 10%، 15% و 20%) در آمیزه ها تهیه شده است. از پلی اتیلن مالئیک انهیدرید بعنوان کوپلینگ ایجنت استفاده شده است. بررسی خواص مکانیکی ،جذب آب و رشد قارچ بروی نمونه ها انجام گرفته است. نمونه ها به مدت 3 ماه در نور مستقیم خورشید قرار داده شده اند. آزمون مقاومت کششی قبل و بعد از قرار گیری نمونه ها در معرض نور خورشید انجام گرفته است. نمونه ها به مدت 11 ماه درون خاک قرار داده شدند تا تخریب زیستی آنها بررسی گردد. نمونه ها به مدت 84 روز در معرض آسپرژیلوس نیجر قرار داده شدند. نتایج و بحث: طبق بررسی های انجام شده با افزایش میزان نشاسته مقاومت کششی آمیزه و مدول یانگ کاهش می یابد، پس از 3 ماه در معرض نور قرار گرفتن مقاومت مکانیکی و مدول یانگ به مراتب کاهش یافت. نتایج آزمون جذب آب نشان داد که با افزایش میزان نشاسته بر جذب آب نمونه ها افزوده شده است. جذب آب به وزن ملکولی و تعداد گروه های هیدروکسیل موجود بستگی دارد .مقایسه وزن نمونه ها قبل و بعد از دفن در خاک نشانگر تخریب زیستی نمونه ها ست، کاهش وزن نمونه های حاوی نشاسته پس از 11 ماه قرار گیری در خاک است است. افت در خواص مکانیکی بر اثر آزاد شدن نشاسته و خروج نشاسته رخ داده است . هر چه مقادیر نشاسته در آمیزهها کمتر باشد آمیزه تحت تأثیر ماتریس پلیاتیلن سبک قرار گرفته و در دسترس میکروارگانیسمها قرار نمیگیرد. ذرات نشاستهای که در سطح نمونه قرار میگیرند زودتر در معرض تخریب زیستی قرار میگیرند با افزایش زمان ماند نمونهها در خاک میکروارگانیسمها و آنزیمهای آنها به قسمتهای درونی ماتریس پلیمری نفوذ کرده و سبب تجزیه کل پلیمر میشوند. رشد قارچ بروی نمونه های حاوی مقادیر مختلف نشاسته، نشانگر قابلیت تجزیه زیستی نمونه های پلیمری توسط میکروارگانیسم ها میباشد. زیست تخریبپذیری میکروبی به ظرفیت میکروارگانیسم و متابولیسم میکروبی وابسته است. نتیجه گیری: با توجه به نتایج بدست آمده پلیمر تولیدی زیست تخریب پذیر و قابل تخریب نوری می باشد. و قابلیت استفاده در صنایع بسته بندی را دارد. دفن در خاک شبیه سازی محل دفن زباله می باشد. در صورتی که این نمونه ها در محیط تجزیه مناسب قرار گیرند کم دجار افت خواص می شوند و شروع به تخریب می نمایند. شایان ذکر است که نمونه های تولید شده جهت بسته بندی مواد غیر خوراکی مناسب می باشند. | ||
کلیدواژهها | ||
پلیمر زیست تخریب پذیر؛ نشاسته؛ پلی اتیلن؛ خواص مکانیکی؛ جذب آب؛ بسته بندی | ||
عنوان مقاله [English] | ||
Study of photodegradation, biodegradability, water absorption, and mechanical properties of biodegradable plastics for using in packaging industries | ||
نویسندگان [English] | ||
Shahrzad khoramnejadian1؛ Shirin Khoramnejadian2 | ||
1Department of environment,Damavand branch, Islamic Azad University,Damavand, Iran | ||
2Tarian zist Sepehr Damavand, Roshd Center, Damavand Branch, Islamic Azad University, Damavand, Iran | ||
چکیده [English] | ||
Introduction: Plastic wastes are becoming a major problem all around the world. Degradation of synthetic polymers takes a long time, and so they remain in the environment for many years. Plastic packagings are one of the main sources of solid wastes. Using biodegradable plastic may be a solution to this problem. Mixing synthetic polymers with biopolymers is one way to produce biodegradable plastics. Another way to degraded plastic materials is photodegradation. Photodegradable plastics could be used in packaging industries because a huge amount of packaging plastics are being thrown away in nature. Material and methods: In this research, photodegradable and biodegradable compounds of starch and linear low-density polyethylene were prepared. Samples with different levels of starch (i.e., 3.7, 7.4, 10, 15, and 20 %wt) with a constant amount of 5% PE-g-MA were prepared. PE-g-MA used as coupling agent. The mechanical properties of polymer sample were done by santam instrument. Water absorpton of starch base polymer were evaluated. Soil burial tests shown the biodegradability of samples in the nature. starch-based polymer was exposed to mold growth to simulate biotic degradation. Photodegradability of samples were measured by exposure them to sunlight for 3 months. In order to determine bacterial degradability, samples were exposed to aspergilus niger for 84 days. Results and discussion: The tensile strength and Young’s modulus were decreased by the increase in starch content of the samples. The results of water absorption of the samples showed that when the starch percentage was higher, the water absorption was significantly increased. After being buried in soil for 11 months, the weight of the blends was decreased by increasing the starch level, which is an indication of biodegradation. The weight loss after removal of starch was probably caused by soil microorganisms. If the amount of starch is low, the compound would be affected by the low-density polymer matrix and unavailable to soil microorganisms. The more the samples remained in the soil, the more consumption of polymer chain by microorganism happened. Mold growth on polymeric samples confirmed the biodegradability of LLDPE/starch sheets. Mould biodegradation depends on microorganisms and their metabolism. Conclusion: According to the results, the blends are biodegradable and photodegradable and so are applicable in packaging industries. Soil burial is a simple simulation of the landfill. These blends are suitable for packaging goods. | ||
کلیدواژهها [English] | ||
Biodegradable polymer, Starch, Mechanical property, Water absorption, Packaging | ||
مراجع | ||
| ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 7,730 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 3,255 |