عبدالرضا مقدسی

چکیده: بررسی خواص فیزیکی، مکانیکی و ضدباکتری فیلم نانوکامپوزیتی پلی‌اتیلن تقویت شده با نانوذرات نقره و اکسیدآهن بسته‌بندی یک ابزار برای ارائه محصول تولید شده از طرف تولیدکننده به مشتری است که علاوه بر محافظت از محصول تولیدی، باعث ماندگاری بیشتر آن می‌شود. صنعت بسته‌بندی اهمیت بسیاری در اقتصاد و جوامع دارد. این صنعت از دو جهت اقتصادی و اجتماعی اهمیت دارد. مواد پلیمری حاصل از مشتقات نفتی مانند پلی‌اتیلن ، پلی‌پروپیلن پلی‌استایرن موادی هستند که به دلیل ویژگی‌هایی نظیر مقاومت بالا، وزن پایین، قیمت پایین، سهولت تولید و عبورپذیری پایین بخارآب در صنعت بسته‌بندی مواد کاربرد بسیار موردتوجه قرار گرفته‌اند. در حال حاضر استفاده از مواد نانوذرات فلزی در فیلم های بسته‌بندی علاوه بر رویکرد تقویت خواص مکانیکی محصول می‌تواند رویکرد محافظتی دربرابر تخریب زودرس در برابر عوامل محیطی داشته باشد. در این تحقیق نانو کامپوزیت بر پایه پلی‌اتیلن حاوی مقادیر 1، 3 و 5 درصد نانوذرات نقره و اکسیدآهن و نانوکامپوزیت بر پایه پلی‌اتیلن حاوی مقادیر 1 و 5 درصد نانوذرات نقره و اکسیدآهن بصورت مجزا تهیه شد. آزمون استحکام کششی نشان داد با افزایش مقدار نانوذرات نقره و اکسیدآهن در ماتریس پلی‌اتیلن، میزان استحکام کششی و مدول الاستیک در نمونه‌ها از میزان MPa 178 برای نمونه LDPE به میزان MPa 200 برای نمونه LDPE-N5 افزایش یافت و ازدیاد طول در نقطه پارگی نیز کاهش یافت. افزودن نانوذرات نقره و اکسیدآهن به ماتریس پلی‌اتیلن باعث افزایش میزان نرخ انتقال بخار آب (WVTR) نمونه‌ها شد. به‌طوری‌که میزان نرخ انتقال برای نمونه‌های LDPE-A5، LDPE-F5 و LDPE-N5 به ترتیب g/m2.h 3/17، 2/16 و 7/20 گزارش شد. دلیل افزایش نرخ انتقال بخارآب در نمونه‌های حاوی نانوذرات میزان آب‌دوستی بالای نانوذرات می‌باشد که میزان جذب و انتقال آب را افزایش داده است. میزان نرخ انتقال اکسیژن (OTR) با افزایش میزان نانوذرات کاهش یافت، به‌طوری‌که نرخ انتقال برای نمونه LDPE به میزان cm3/m2.d 500 رسید ولی برای نمونه‌های LDPE-A1، LDPE-F5 و LDPE-N5 به ترتیب cm3/m2.d 424، 420 و 415 گزارش شد. علت کاهش نرخ انتقال افزایش میزان کریستالیزاسیون زنجیرهای پلیمری در ماتریس پلی‌اتیلن به دلیل حضور نانوذرات نقره و اکسیدآهن است. کریستالیزاسیون زنجیره‌های مولکولی باعث پک شدن و تشکیل صفحات کریستالی شده و میزان خلل و فرج بین زنجیره‌های پلیمری را کاهش می‌دهد و به طبع آن میزان OTR کاهش یافت. طبق نتایج مشاهده شد که با افزایش درصد نانوذرات نقره در فیلم‌های LDPE به ترتیب میزان خاصیت ضد باکتریایی نمونه‌ها افزایش‌یافته است. به این صورت که نمونه LDPE دارای 2 میلی‌متر، نمونه LDPE-N5 دارای 8 میلی‌متر و نمونه LDPE-A5 دارای 3/9 میلی‌متر قطر هاله عدم رشد باکتری بودند. این مشاهدات بیانگر این مطلب است که نانوذرات نقره دارای اثر ضد باکتریایی بر روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس می‌باشد و نانوذرات آهن نقش محسوسی در خواص ضدباکتری ماتریس ندارند. همچنین طبق آزمون ضدقارچی انجام شده، فعالیت ضدقارچی انجام‌شده بر روی باکتری اشریشیا کلی برای نمونه‌ها از میزان CFU/mL 3/7 برای LDPE به میزان CFU/mL 3/5 برای نمونه LDPE-N5 کاهش یافت. کلمات کلیدی: پلی‌اتیلن- نانوذرات نقره- نانوذرات اکسید آهن- ضدباکتری- خواص مکانیکی