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

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 محیط زیست تبدیل شده است. به همین منظور نسل جدیدی از پلیمرها به عنوان «پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر» مورد توجه قرار گرفته‌اند.

 

به گفته‌ی امیر قاسمی، مجری طرح، رزین نشاسته به عنوان زمینه‌ی 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 در ادامه افزود: «تاکنون مطالعات گسترده‌ای برای رفع این دو مشکل اساسی صورت گرفته است. در این میان، ترکیب نشاسته‌ی ترموپلاستیک با پلیمرهای پایه نفتی و یا کامپوزیت سازی آن به عنوان دو راهکار اساسی برای رفع نقایص ذکر شده مطرحند. برای این منظور، الیاف و ذرات گوناگونی به عنوان فاز تقویت‌کننده در زمینه‌ی نشاسته‌ی ترموپلاستیک به کار گرفته می‌شود. نکته‌ی 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 هزینه‌ی تولید قابل توجیه و قیمت تمام شده‌ی رقابتی با آن‌هاست.»

 

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

 

بهبود خواص مکانیکی نشاسته‌ی ترموپلاستیک با استفاده از نانوالیاف طبیعی سلولز، افزایش پایداری حرارتی، ارتقای زیست تخریب‌پذیری و رفع مشکل جذب رطوبت نشاسته‌ی ترموپلاستیک از مهم‌ترین دستاوردهای این پژوهش است.

 

نتایج این طرح در صنایع گسترده‌ای کاربرد خواهد داشت. برای نمونه می‌توان در صنایع بسته بندی 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 گفته‌ی 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 محیط زیست 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 نموده است. لذا کامپوزیت‌های پایه نشاسته‌ی حاوی الیاف طبیعی از اهمیت بالایی برخوردار هستند؛ چرا که به دلیل وجود شباهت در ساختار شیمیایی الیاف طبیعی و نشاسته، هنگامی که این الیاف در زمینه‌ی 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 پلیمرها‌ی متداول صنعت بسته‌بندی، سبب کاهش هزینه‌ی محصول نهایی خواهد شد.»

 

به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،این تحقیقات به همت امیر قاسمی و در قالب پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد وی به راهنمایی دکتر رضا باقری و با همکاری شرکت پارسا پلیمر شریف صورت گرفته است. این طرح همچنین به عنوان پایان‌نامه‌ی مورد نیاز صنعت به تأیید ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری نانو نیز رسیده است. آیین نامه‌ی حمایت از پایان نامه‌های مورد نیاز صنعت در سایت www.nano.ir/hrdc موجود است.