تولید نانوپودر آمیلوز، آمیلوپکتین و نشاسته با استفاده از روش الکترواسپری
چکیده
نشاسته پلیمری طبیعی، تجدیدپذیر و زیست تخریب پذیر است. این پلیمر توسط گیاهان زیادی تولید شده و از نظر فراوانی دومین ماده ی زیستی موجود در طبیعت می باشد. نشاسته از دو ماکرومولکول آمیلوز و آمیلوپکتین تشکیل می گردد. در بیشتر نشاسته ها میزان آمیلوز 82-72 درصد و میزان آمیلوپکتین 28-18 درصد می باشد. البته انواعی از نشاسته ها دارای میزان بالایی از آمیلوز(بیشتر از 70 درصد ) و انواعی دیگر دارای میزان کمتری از آمیلوز می باشند که (معروف به نشاسته های مومی) می باشند. آمیلوز مولکولی خطی شامل پیوندهای (4-1)? و آمیلوپکتین علاوه بر پیوندهای (4-1)? دارای پیوندهای (6-1) ? در مواضع شاخه ای شده می باشد. نشاسته به طور کلی در تولید کاغذ، چسب، صنایع نساجی و شیمیایی، تقویت کننده مواد لاستیکی و ایجاد کننده پیوندهای با قابلیت تجزیه و نهایتا در کامپوزیت ها دارای کاربرد است. نشاسته ها در کاربردهای دیگری مثل شیرینی سازی، نوشیدنی ها، داروسازی، مواد آرایشی، جوهرها و رنگ ها مورد استفاده قرار می گیرد. مخلوط نانوالیاف نشاسته و پلیمرهای دیگر به منظور ایجاد داربست در مهندسی بافت مورد توجه اند. نانوذرات نشاسته برای تولید نانوکامپوزیت های زیست تخریب پذیر پلیمرهای طبیعی استفاده می شوند. در تحقیق حاضر نانوذرات آمیلوز،آمیلوپکتین و نشاسته با استفاده از روش الکترواسپری تولید شده و اثر پارامترهایی مانند غلظت محلول الکترواسپری (پلیمری در سه سطح 75/0 ، 00/1 و 25/1 جرمی_ جرمی )، ولتاژ اعمال شده (ولتاژ برای آمیلوز در سطوح 14، 18 و 22 کیلوولت و برای آمیلوپکتین در سه سطح 19 ، 16 و 12 کیلوولت و برای نشاسته در 12، 16 و 20 کیلو ولت )، نرخ تغذیه (نرخ تغذیه در سه سطح 026/0 ، 039/0 و 052/0 میلی لیتر بر ساعت ) و فاصله نازل تا جمع کننده (برای آمیلوز در 30 ، 22 و 14 سانتی متر و برای آمیلوپکتین در 28، 5/20 و 13 سانتی متر و برای نشاسته در25 ، 5/17 و 10 سانتی متر) مورد بررسی قرار گرفته است. حلال دی متیل سولفوکساید برای تهیه ی محلول های پلیمری برای الکترواسپری مورد استفاده قرار گرفت. کوچکترین ذره پلیمر آمیلوز درغلظت 75/0 (جرمی_جرمی)، ولتاژ 22 کیلوولت، فاصله نازل تا جمع کننده30 سانتی متر و نرخ تغذیه 026/0 میلی لیتر بر ساعت و کوچکترین ذره آمیلوپکتین درغلظت 75/0 (جرمی_جرمی)، ولتاژ 19 کیلوولت، فاصله نازل تا جمع کننده 28 سانتی متر و نرخ تغذیه 026/0 میلی لیتر بر ساعت به دست می آید.کشش سطحی و ویسکوزیته محلول های الکترواسپری اندازه گیری شده و نانوذرات تولیدی به روش الکترواسپری، با کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفتند. به منظور بررسی شکل گیری واکنش یا برهم کنش های احتمالی در آمیلوز، آمیلوپکتین و نشاسته در طی فرآیند الکترواسپری از طیف سنجی فروسرخ استفاده شد و این نتیجه حاصل گردید که طی فرآیند تهیه محلول و الکترواسپری، واکنشی یا برهم کنشی برای هیچ یک از سه ماده مذکور شکل نمی گیرد. نهایتا رطوبت بازیافتی نانوذرات تولیدی اندازه گیری شد و این نتیجه حاصل گردید که ذرات الکتراسپری شده از آمیلوز، آمیلوپکتین و نشاسته جذب رطوبت بیشتری نسبت به اندازه معمول خود دارند. نتایج بررسی پارامترهای الکترواسپری بیانگر آن بود که افزایش نرخ تغذیه و غلظت محلول های الکترواسپری، افزایش اندازه ذرات الکترواسپری شده را در پی داشتند و از سوی دیگر افزایش ولتاژ و فاصله نازل تا جمع کننده ذراتی با اندازه کوچکتر تولید می کنند. کوچکترین ذره ی تولیدی آمیلوز، آمیلوپکتین و نشاسته به این روش به ترتیب24،43 و46 نانومتر بوده و متوسط اندازه ذرات نیز به ترتیب 97، 98 و 113 نانومتر می باشد.