نانو سلولز و روش های سنتز آن

شاید بتوان سلولز را فراوان ترین ماده آلی روی کره زمین دانست که ساختار داخلی سلول های گیاهی را تشکیل می دهد. این ماده یک پلی ساکارید هومو پلیمری خطی از ترکیبات طبیعی بوده که منابع آن از جنگل ها، گیاهان و حیوانات تأمین می شود. واژه نانوسلولز را می توان به تمام طیف نانوساختارهای سلولزی اطلاق کرد. این ماده برای اولین بار در سال 1989، تحت شرایط فشار و دمای زیاد حاصل از خمیر چوب، میکروفیبریل بدست آمد.

روش های مختلفی برای تولید سلولز پیشنهاد شده است، که برحسب منبع استخراج می توان روش های تولید این ماده را در دو دسته کلی قرار داد:

1- نانوفیبرهای سلولزی CNF

در این دسته سلولزهای میکرو/نانوفیبریلی شده NFC/MFC و سلولز نانوکریستالی CNC قرار دارند.چوب، پالپ، فیبرهای طبیعی، گیاهان به صورت کلی، جنگل ها و کشاورزی از منابع این دسته هستند.

2- نانو سلولز باکتریایی

به نانوسلولز به دست آمده از انواع باکتری ها گفته می شود. تخمیر باکتریایی (روش پایین به بالا) روش دیگری برای تولید NCC است و به نام سلولزهای باکتریایی BNC در اغلب مطالعات نامیده شده است.

نانوسلولزها دارای تنوع ساختار بوده به طوری که آنها را به سه دسته مختلف تقسیم بندی کرده اند. همانطور که در جدول 1 آمده است، میکرو/نانوسلولزهای فیبریل شده، میکروسلولزهای میله ای، کریستال های منفرد و بیوسلولز و سلولز میکروبی، سه نوع مختلف نانو سلولزها را تشکیل می دهند.

جدول1. انواع نانوسلولز برحسب نوع نانوساختار

نوع نانوسلولز منبع ابعاد روش تهیه
MFC/NFC  میکرو/نانوسلولز فیبریل شده چوب، سیب زمینی، چغندرقند، کتان، کنف قطر 5-60 نانومتر

و طول چند میکرومتر

از پیش ماده چوبی و ماده همگن کننده در فشار بالا
NCC  میکروسلولزهای میله ای،کریستال منفرد کوچک چوب،کاه گندم، پوست درخت توت، جلبک و باکتری قطر 5-70 نانومتر

و طول 100-250 نانومتر

به روش هیدرولیز اسیدی و محلول های غلیظ نمک های معدنی و اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک
BNC بیوسلولز و سلولز میکروبی قندها و الکل ها با وزن مولکولی پایین قطر 20-100 نانومتر سنتز باکتریایی

با توجه به تنوع ساختاری و کاربردی نانوسلولزها، روش های مختلفی برای سنتز این مواد وجود دارد که در جدول 2 ذکر شده است.

بیشترین سهم تولید نانوسلولز، متعلق به نانوفیبریل های سلولزی CNF و با استفاده از فرآیندهای مکانیکی است. هچنین در سال های اخیر، روش های جدیدی به منظور بالا بردن و بهبود ویژگی های نانوسلولز ابداع شده که از هر دو نوع ساختار CNF و CNC استفاده می شود.

جدول 2. روش های سنتز نانوسلولز

روش ها انواع
روش های مکانیکی روش های مکانیکی – شیمیایی / خرد کردن
روش فیزیکی عملیات تحت امواج فراصوتی / میکروویو / تابش اشعه گاما
روش شیمیایی هیدرولیز اسیدی/ هیدرولیز بازی/ عملکرد حلال آلی/ عملکرد مایعات یونی
روش زیستی عمل آنزیمی مواد سلولزی و تخریب ساختار اولیه
روش ترکیبی ترکیبی از روش های شیمیایی و تصفیه مکانیکی و هموژنه کردن

کاربردهای نانوسلولز

نانوسلولز از جمله موادی است که قابلیت کاربرد در طیف وسیعی از محصولات را داراست به طوری که از خودروسازی تا صنعت پوشاک و نساجی، از مزایای این ماده بهره مند هستند. در ادامه به معرفی این کاربردها پرداخته می شود.

برای بررسی بخش بازار، می توان از نقطه نظر حجم مصرف نانوسلولز، بازار نانوسلولز در صنایع مختلف را مورد بررسی قرار داد. بر این اساس، می توان کاربردهای نانوسلولز را در سه بخش حجم انبوه، حجم اندک و کاربردهای نوظهور تقسیم بندی کرد. بررسی این مورد می تواند در نقشه راه و تصمیم گیری های تحقیقاتی و تجاری مورد استفاده قرار گیرد. ( جدول 3)

کاربردهای در حجم انبوه کاربردهای در حجم اندک کاربردهای نو و تازه
قطعات بدنه خودرو

قطعات داخلی خودرو

صنعت سیمان

جایگزین پلاستیک/ فیبر در صنعت بسته بندی

پر کننده های صنعت بسته بندی

پوشش های صنعت بسته بندی

فیلم های صنعت بسته بندی

پرکننده های صنعت کاغذ

پوشش های صنعت کاغذ

مراقبت های شخصی :ترکیبات بهداشتی و جاذب

پوشاک و نساجی

آئروژل ها در صنعت نفت و گاز

ساختارهای آئروژلی

قطعات داخلی صنایع هوافضا

فیلتراسیون آب و هوا

پوشش های دیواری گچ ساختمانی

عایق سازی حرارتی و عایق سازی صوتی

اصلاح کننده های صنعتی

خالص سازی صنعتی آب

رنگ سازی

لوازم آرایشی شخصی

مواد جانبی داروها

حسگرهای طبی، محیطی و صنعتی

دیودهای نوری آلی – الکترونیکی (OLED)

سیستم های فتونیکی

فیلم ها

صنایع مواد افزودنی دارویی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

با توجه به نوسانات بازار برای استعلام قیمت و سفارش از طریق شماره تماس و واتس اپ 09198797950، کانال تلگرام mat_link و اینستاگرام _mat_link اقدام نمایید