صنایع بسته­بندی [۷۶].
۱-۲۱-روش­های تخریب پلیمرهای زیست تخریب پذیر
پلیمرها به روش­های میکروبی، نوری و شمیایی تخریب می­شوند. هر سه روش تحت عنوان زیست تخریب پذیری تقسیم بندی می­شوند که محصولات نهایی حاصل از تخریب در طبیعت یافت می­شوند.
۱-۲۱-۱-تخریب از طریق نور
در این روش با تابش نور خورشید پلیمر به قطعات کوچک تر تبدیل می­گردد. بیشتر تخریب میکروبی بعد از تخریب نوری شروع می­ شود. پلی الفین­ها از آن دسته پلیمرهایی هستند که توسط نور تخریب می­شوند. روش­های پیشنهادی جهت تخریب نوری عبارتند از:
اضافه کردن افزودنی نظیر بنزوفنون به داخل ساختار پلیمر
اصلاح ساختار پلیمر با اضافه کردن جاذب اشعه فرابنفش
ساخت پلیمرهای حساس به نور [۷۳]
۱-۲۱-۲-تخریب از طریق میکروبی
پلیمرهایی که از مواد طبیعی ساخته می­شوند نظیر الیاف کتان یا نشاسته مستعد به تخریب شدن از طریق مواد بیولوژیک هستند. سرعت تخریب پلیمرها در سیستم تخریب بیولوژیکی بستگی به نوع فرمولاسیون و میکروب مورد نیاز برای تخریب دارد. در این روش با وارد کردن نشاسته به ساختار پلیمر و بعد از آن که در تماس خاک یا آب قرار می­گیرند به وسیله میکروب­ها حمله می­ شود که در ابتدا نشاسته تجزیه شده و پلیمر به ساختار اسفنجی تبدیل می­ شود که بسیار ضعیف می­گردد. بعد از آن که نشاسته تجزیه می­ شود بافت پلیمر به وسیله حمله آنزیمی شروع به تخریب می­ کند. هر واکنش آنزیمی باعث قیچی شدن مولکول و

۳۲
کوچک­تر شدن پلیمر شده تا این که کل پلیمر تخریب شود. روش دیگر جهت تخریب میکروبیولوژیکی پلیمرها استفاده از میکروارگانیسم ها در پلیمرهاست که برای هدفی خاص به منظور تخریب مواد پلیمری انجام می­گیرد. این روش بسیار پرهزینه بوده و باعث توقف استفاده از منابع تجدید پذیر می­ شود.میکروارگانیسم­های مورد نظر به منظور تخریب پلاستیک­های بر پایه نفت طراحی شده ­اند. البته این روش کمکی به حفظ منابع تجدید ناپذیر نمی­نماید و تنها از آلودگی محیط زیست جلوگیری می­ کند [۷۳].
۱-۲۱-۳-تخریب شیمیایی
بعضی از پلیمرها وقتی در محلول­های آبی قرار می­گیرند به سرعت تخریب می­شوند. نمونه ­ای از این نوع، دیپارت^[۴۵] ۱ است (نام تجاری دانه­ های پلی وینیل الکل است که در قالب گیری تزریقی به عنوان فدا شونده عمل می­نماید این ماده توسط یک شرکت انگلیسی تولید می­ شود) که به سرعت در آب گرم حل شده و به پلی وینیل الکل و گلیسرین تبدیل می­ شود. مشابه بسیاری از پلاستیک­های تخریب پذیر به وسیله نور، در این پلیمر نیز تخریب عامل پلیمر بعد و از طریق میکروبی اتفاق می­افتد. میکروارگانیسم­های مناسب به راحتی در مکان­های تصفیه آب یافت می­شوند. از جمله پلیمرهای زیست تخریب پذیر دیگری که می­توان به آن اشاره کرد نوداکس^[۴۶] ۲ است. نوداکس قابل تخریب در محیط قلیایی بوده و به سرعت تخریب می­ شود [۷۷].
۱-۲۲-روش­های شناسایی نانوکامپوزیت­ها
۱-۲۲-۱-استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)
پراش اشعه ایکس از تکنیک­های آنالیز غیرمخرب است که اطلاعاتی در خصوص ساختمان کریستالی و تقارن و تا حدی ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی مواد ارائه می­نماید.
امواج اشعه­ی ایکس، به عنوان یکی از انواع تابش­های الکترومغناطیس، با برخورد به ابر الکترونی اطراف اتم­های موجود در مواد دچار پراکندگی در سه بعد می­گردند با بررسی توزیع پراکندگی می­توان اطلاعات ارزشمندی درمورد چگونگی توزیع الکترون­ها در فضاهای اطراف اتم به دست آورد. درصورتی که اتم­ها به صورت منظم در کنار یکدیگر چیده شده باشند، اشعه­های پراکنده شده از تک تک اتم­ها می­توانند یکدیگر را در جهات معینی تشدید یا تضعیف نمایند. به این ترتیب با بررسی نوسان شدت پراکندگی اشعه ایکس در سه بعد می­توان اطلاعات کاملی درمورد نحوه چیدمان اتم­ها در درون یک ماده (ساختمان کریستالی) به دست آورد.
شکل (۱-۲) دستگاه پراش اشعه ایکس
در مورد نانوکامپوزیت­های پلیمر-خاک رس ساده­ترین روش، روش تفرق اشعه ایکس است. زیرا این روش، روش مناسبی برای ارزیابی فاصله میان لایه­ های خاک رس می­باشد. روش XRD بیشتر برای اثبات ساختار نانوکامپوزیتی مورد استفاده قرار می­گیرد [۷۸]. در این روش
۳۴
برای محاسبه فضای بین لایه­ های ساختاری هیدروکسیدهای لایه­ای، از قانون براگ^[۴۷] استفاده می­ شود.
nλ=۲dsinθ
که در این فرمول d فاصله بین صفحات کریستالی،θ زاویه برخورد پرتو تابشی به صفحه اتمی،λ طول موج اشعه ایکس تابشی و n یک عدد صحیح است که معمولاً ۱ در نظر گرفته می‌­شود [۷۹].
۱-۲۲-۲-استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
میکروسکوپ الکترونی روبشی که به آن Scanning Elecron Microscope یا به اختصار SEM گویند یکی از ابزارهای مورد استفاده در فن­آوری نانو است که با کمک بمباران الکترونی تصاویر اجسامی به کوچکی ۱۰ نانومتر را برای مطالعه تهیه می­ کند. ساخت SEM سبب شد تا محققان بتوانند نمونه های بزرگتر را به سادگی و با وضوح بیشتر مطالعه کنند. بمباران نمونه سبب می­ شود تا از نمونه الکترون­هایی به سمت صفحه دارای بار مثبت رها شود که این الکترون ها در آنجا تبدیل به سیگنال می­شوند. حرکت پرتو بر روی نمونه مجموعه ­ای از سیگنال­ها را فراهم می­ کند که بر این اساس میکروسکوپ می ­تواند تصویری از سطح نمونه را بر صفحه کامپیوتر نمایش دهد.. SEM اطلاعات زیر را در خصوص نمونه در اختیار می­ گذارد:
توپوگرافی نمونه: خصوصیات سطوح
مورفولوژی: شکل، اندازه و نحوه قرارگیری ذرات در سطح جسم
ترکیب: اجزایی که نمونه را می سازند [۸۰]
یکی از کاربردهای اصلی میکروسکوپ الکترونی روبشی مطالعه ویژگی­های سطحی نمونه آن است. اجزای اصلی این میکروسکوپ شامل تفنگ الکترونی،عدسی­های متمرکزکننده، سیستم خلاء، دتکتور و نمایشگر می­باشد.
شکل (۱-۳) دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی
البته این میکروسکوپ بهترین روش برای شناسایی نانوکامپوزیت­های زمینه پلیمری محسوب نمی­ شود زیرا معمولاٌ زنجیرهای پلیمری سطح روی نانوذرات را می­پوشانند و نانوذرات درون ماتریکس پلیمری به راحتی دیده نمی­شوند [۸۱].
۱-۲۲-۳-استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)
از میان روش­های شناسایی، میکروسکوپ الکترونی عبوری معتبرترین و دقیق­ترین آنالیز برای شناسایی نانوکامپوزیت می­باشد. در پژوهش‌های مربوط به خواص مواد نانوساختاری، میکروسکوپ الکترونی یکی از مهم‌ترین و پرکاربرد­ترین دستگاه‌­هایی است که مورد استفاده قرار می‌گیرد. در اغلب مطالعات انجام‌شده روی خواص مواد نانوساختاری برای تعیین اندازه و شکل آنها از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده می­ شود. این روش اندازه و شکل ذرات را با دقت حدود چند دهم نانومتر به دست می‌دهد که به نوع ماده و دستگاه مورد استفاده بستگی دارد. امروزه، در بررسی خواص مواد نانوساختاری از میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا استفاده می‌شود. علاوه بر تعیین شکل و اندازه ذرات به وسیله میکروسکوپ الکترونی عبوری با
۳۶
استفاده از پراش الکترون و سایر سازوکارهای موجود در برخورد الکترون با ماده، برخی ویژگی‌های دیگر مواد نانوساختاری مانند ساختار بلوری وترکیب شیمیائی را می­توان به دست آورد.
شکل (۱-۴) دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری
مهم­ترین تفاوت بین این میکروسکوپ با SEM این است که در TEM الکترون­ها از ماده عبور می­ کنند به همین دلیل این تکنیک معتبرترین روش برای بررسی نانوذرات درون بستر پلیمری می­باشد [۸۲].
۱-۲۲-۴-استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)
میکرسکوپ نیروی اتمی یا AFM دستگاهی است که برای بررسی خواص و ساختار سطحی مواد در ابعاد نانومتر به کار می­رود. انعطاف پذیری، سیگنال­های بالقوه متعدد، و امکان عملکرد دستگاه در مدهای مختلف محققین را در بررسی سطوح گوناگون، تحت شرایط محیطی متفاوت توانمند ساخته است . این دستگاه امکان عملکرد در محیط خلاء، هوا و مایع را دارد.
۳۷
بر خلاف اکثر روش­های بررسی خواص سطوح، در این روش غالباً محدودیت اساسی بر روی نوع سطح و محیط آن وجود ندارد. با این دستگاه امکان بررسی سطوح رسانا یا عایق، نرم یا سخت، منسجم یا پودری، بیولوژیک و آلی یا غیر آلی وجود دارد. خواص قابل اندازه ­گیری با این دستگاه شامل مورفولوژی هندسی، توزیع چسبندگی، اصطکاک، ناخالصی سطحی، جنس نقاط مختلف سطح، کشسانی، مغناطیس، بزرگی پیوندهای شیمیایی، توزیع بارهای الکتریکی سطحی، و قطبش الکتریکی نقاط مختلف می­باشد. در عمل از این قابلیت­ها برای بررسی خوردگی، تمیزی، یکنواختی، زبری، چسبندگی، اصطکاک، اندازه وغیره استفاده می­ شود [۸۳].
شکل (۱-۵) دستگاه میکروسکوپ نیروی اتمی
۳۸
فصل دوم:
بخش تجربی
۲-۱-وسایل، مواد و دستگاه­های مورد استفاده
۲-۱-۱-وسایل آزمایشگاهی
وسایل مورد استفاده در این پژوهش شامل بشر در اندازه­ های مختلف، بورت، بالن، استوانه مدرج، هم­زن مغناطیسی، شیشه ساعت، لوله آزمایش، قیف، ترازو دیجیتالی با دقت (۰۰۱/۰)، آون با قابلیت تنظیم دما، هیتر، دستگاه سانتریفوژ، pH متر، دستگاه فراصوت، گرانروی سنج استوالد و اینکوباتور شیکردار بوده که مشخصات دستگاه­های مورد استفاده به شرح زیر می­باشد.