page contents google-site-verification=IMPxc80Ko8aMAqomw3axo11WILpmIE0RjwZ5gz4rwdA

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموختۀ دکترى، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایى، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استادیار، گروه شیمی مواد غذایی، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران

3 استاد، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایى، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

4 استاد، گروه پلاستیک، پژوهشکده فرایند پلیمرها، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران

چکیده

آمیزه‌های نشاستۀ گرمانرم/پلی‌لاکتیک اسید به‌عنوان مواد کاملاً زیست‌تخریب‌پذیر، قابلیت جایگزینی با پلیمرهای به‌دست‌آمده از منابع نفتی را برای کاربردهای بسته‌بندی و به‌ویژه تولید ظروف یک‌بارمصرف دارا می‌باشند. در پژوهش حاضر آمیزه‌های ذکرشده در حضور سازگارکننده به روش اختلاط مذاب تهیه شدند و تأثیر هم‌زمان فاکتورهای درصد وزنی نشاستۀ گرمانرم گندم در آمیزه در دامنۀ 10 تا 50 درصد و درصد وزنی گلیسرول در مخلوط با سوربیتول به‌عنوان نرم‌کنندۀ نشاسته در دامنۀ صفر تا 100 درصد بر مقاومت کششی، مقاومت ضربه‌ای و رطوبت تعادلی آمیزه‌ها، با انجام آزمایش‌هایی مطابق روش آماری سطح پاسخ بهینه‌یابی شد. مطابق نتایج به‌دست‌آمده، آمیزۀ با مقادیر درصد وزنی نشاستۀ گرمانرم گندم در آمیزه و درصد وزنی گلیسرول در مخلوط با سوربیتول بهینه به‌‌ترتیب برابر با 34/9 و 28/7 درصد، دارای مقادیر مقاومت کششی، مقاومت ضربه‌‌ای و رطوبت تعادلی به‌ترتیب برابر با 28 مگاپاسکال، 25/5 ژول/متر و 14/3 درصد بود. آمیزۀ نشاستۀ گرمانرم/پلی‌لاکتیک اسید با مقادیر درصد وزنی نشاستۀ گرمانرم گندم در آمیزه و درصد وزنی گلیسرول در مخلوط با سوربیتول بهینه به‌‌ترتیب برابر با 34/9 و 28/7 درصد و با فاز نشاستۀ گرمانرم شامل 35 درصد وزنی مخلوط نرم‌کننده با اکسترودر دوپیچه تهیه شد و مقاومت کششی، مقاومت ضربه‌ای و رطوبت تعادلی آن اندازه‌گیری شد. انحراف نسبی داده‌های آزمایشگاهی و مقادیر پیش‌بینی‌شده توسط مدل‌های رگرسیونی برای مقاومت کششی، مقاومت ضربه‌‌ای و رطوبت تعادلی آمیزه به‌ترتیب برابر با 4/4، 2/4 و 10/6 درصد بود.

کلیدواژه‌ها

Arboleda, G. A., Montilla, C. E., Villada, H. S., & Varona, G. A. (2015). Obtaining a flexible film elaborated from cassava thermoplastic starch and polylactic acid. International Journal of Polymer Science, 2015. doi:http://dx.doi.org/10.1155/2015/627268

ASTM International. (2010). Standard test methods for determining the izod pendulum impact resistance of plastics, (No, D256-10e1).

ASTM International. (2002). Standard test method for tensile properties of plastics, (No. D638-02a).

Auras, R., Harte, B., & Selke, S. (2004). An overview of polylactides as packaging materials. Macromolecular Bioscience, 4(9), 835-864. doi:https://doi.org/10.1002/mabi.200400043

Dole, P., Joly, C., Espuche, E., Alric, I., & Gontard, N. (2004). Gas transport properties of starch based films. Carbohydrate Polymers, 58(3), 335-343. doi:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2004.08.002

Ebrahimi, H., Afshar Najafi, F.S., Seyed Shahabadi, S.I., & Garmabi, H. (2016). A response surface study on microstructure and mechanical properties of poly (lactic acid)/ thermoplastic starch/nanoclay nanocomposites. Journal of Composite Materials, 50(2), 269-278. doi:https://doi.org/10.1177/0021998315573560

Huneault, M.A., & Li, H. (2007). Morphology and properties of compatibilized polylactide/ thermoplastic starch blends. Polymer, 48(1), 270-280. doi:https://doi.org/10.1016/j.polymer.2006.11.023

Iovino, R., Zullo, R., Rao, M.A., Cassar, L., & Gianfreda L. (2008). Biodegradation of poly (lactic acid)/starch/coir biocomposites under controlled composting conditions. Polymer Degradation and Stability, 93(1), 147-157. doi:https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2007.10.011

Li, H., & Huneault, M.A. (2011). Comparison of sorbitol and glycerol as plasticizers for thermoplastic starch in TPS/PLA blends. Journal of Applied Polymer Science, 119(4), 2439-2448. doi:https://doi.org/10.1002/app.32956

Lorcks, J. (1998). Properties and applications of compostable starch-based plastic material. Polymer Degradation and Stability, 59(1-3), 245-249. doi:https://doi.org/10.1016/S0141-3910(97)00168-7

Lu, D.R., Xiao, C.M., & Xu, S.J. (2009). Starch-based completely biodegradable polymer materials. Express Polymer Letters, 3(6), 366-375.

Mugnozza, G.S., Schettini, E., Vox, G., Malinconico, M., Immirzi, B., & Pagliara, S. (2006). Mechanical properties decay and morphological behavior of biodegradable films for agricultural mulching in real scale experiment. Polymer Degradation and Stability, 91(11), 2801-2808. doi:https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2006.02.017

Muller, C.M.O., Pires, A.T.N., & Yamashita, F. (2012). Characterization of thermoplastic starch/poly (lactic acid) blends obtained by extrusion and thermopressing. Journal of the Brazilian Chemical Society, 23(3), 426-434. doi:http://dx.doi.org/10.1590/S0103-50532012000300008

Nampoothiri, K.M., Nair, N.R., & John, R.P. (2010). An overview of the recent developments in polylactide (PLA) research. Bioresource Technology, 101(22), 8493-8501. doi:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.05.092

Phetwarotai, W., Potiyaraj, P., & Aht-Ong, D. (2012). Characteristics of biodegradable polylactide/ gelatinized starch films: effects of starch, plasticizer, and compatibilizer. Journal of Applied Polymer Science, 126(S1): E162-E172. doi:https://doi.org/10.1002/app.36736

 Polystyrene (PS). (2017). Typical properties generic PS. Visited in June 2017. Available online at: https://plastics.ulprospector.com/generics/43/polystyrene-ps

Ren, J., Fu, H., Ren, T., & Yuan, W. (2009). Preparation, characterization and properties of binary and ternary blends with thermoplastic starch, poly (lactic acid) and poly (butylene adipate-co-terephthalate). Carbohydrate Polymers, 77(3), 576-582. doi:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.01.024

Sanyang, M.L., Sapuan, S.M., Jawaid, M., Ishak, M.R., & Sahari, J. (2015). Effect of plasticizer type and concentration on tensile, thermal and barrier properties of biodegradable films based on sugar palm (arenga pinnata) starch. Polymers, 7(6), 1106-1124. doi:https://doi.org/10.3390/polym7061106

Souza, R.C., & Andrade, C.T. (2002). Investigation of the gelatinization and extrusion processes of corn starch. Advances in Polymer Technology, 21(1), 17-24. doi:https://doi.org/10.1002/adv.10007

Spiess, W.E.L., & Wolf, W.R. (1983). The Results of the COST 90 project on water activity. IJowitt, R. Escher, F. Hallstron F.B. Meffer, M.F. Spiess, W.E.I. Aos, G. (eds.) Physical properties of foods. (pp. 65-91): Applied Science Publishers, London.

Stepto, R.F.T. (2003). The processing of starch as a thermoplastic. Macromolecular Symposia, 201(1), 203-212. doi:https://doi.org/10.1002/masy.200351123

Teixeira, E.M., Pasquini, D., Curvelo, A.A.S., Corradini, E., Belgacem, M.N., & Dufresne, A. (2009). Cassava bagasses cellulose nanofibrils reinforced thermoplastic cassava starch. Carbohydrate Polymers, 78(3), 422-431. doi:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.04.034

Wang, N., Yu, J., & Ma, X. (2007). Preparation and characterization of thermoplastic starch/PLA blends by one-step reactive extrusion. Polymer International, 56(11), 1440-1447. doi:https://doi.org/10.1002/pi.2302

Yang, J.H., Yu, J.G., & Ma, X.F. (2006). Study on the properties of ethylenebisformamide and sorbitol plasticized corn starch (ESPTPS). Carbohydrate Polymers, 66(1), 110-116. doi:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2006.02.029

Yokesahachart, C., & Yoksan, R. (2011). Effect of amphiphilic molecules on characteristics and tensile properties of thermoplastic starch and its blends with poly (lactic acid). Carbohydrate Polymers, 83(1),  22-31. doi:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.07.020

Yu, L., Dean, K., & Li, L. (2006). Polymer blends and composites from renewable resources. Progress in Polymer Science, 31(6), 576-602. doi:https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2006.03.002

Zhang, K.Y., Ran, X.H., Zhuang, Y.G., Yao, B., & Dong, L.S. (2009). Blends of poly (lactic acid) with thermoplastic acetylated starch. Chemical Research in Chinese Universities, 25(5), 748-753.

Zhang, Y., Yuan, X., Liu, Q., & Hrymak, A. (2012). The effect of polymeric chain extenders on physical properties of thermoplastic starch and polylactic acid blends. Journal of Polymers and the Environment, 20(2), 315-325. doi:https://doi.org/10.1007/s10924-011-0368-3