اثر سوربیتول بر ریزساختار و خواص حرارتی فیلم های کیتوزان

در این کار، تأثیر محتوای سوربیتول بر روی ساختار و خواص حرارتی فیلمهای کیتوزان با طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، پراش اشعه ایکس (XRD)، تحلیل حرارتی سنجی (TGA) و گرماسنجی اسکن دیفرانسیل (DSC) مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه نشان داد که افزودن سوربیتول پیوند هیدروژنی بین مولکولهای کیتوزان را ضعیف می کند.

فعل و انفعالات الکترواستاتیک در فیلم های کیتوزان وجود داشت. تجزیه و تحلیل ساختاری نشان داد که مقدار کمی سوربیتول (~ ۱۰ درصد وزنی) می تواند تبلور کیتوزان را تسهیل کند، در حالی که در محتوای بالای سوربیتول (w 50 درصد وزنی) به طور جدی مانع از آن می شود.

رفتار حرارتی فیلم های کامپوزیت نشان داد که افزودن سوربیتول ثبات حرارتی فیلم های پلیمری را کاهش نمی دهد. هنگامی که محتوای سوربیتول به بیش از ۳۰ درصد وزنی رسید، جداسازی فاز ممکن است رخ دهد و دو انتقال شیشه ای در فیلم های کامپوزیت ارائه شود.

انتقال دمای پایین تر با انتقال شیشه و لاستیک فاز غنی از سوربیتول همراه بود و مرحله بالاتر مربوط به فاز غنی از کیتوزان بود. این نتایج نشان می دهد که ریزساختار و خواص فیلم های کیتوزان پلاستیکی شده را می توان با افزودن سوربیتول کنترل کرد، که برای استفاده آنها به عنوان مواد بسته بندی مهم است.

تاثیر سوربیتول بر ریزساختار و خواص کیتوزان

در سالهای اخیر، مواد بسته بندی بر پایه بیوپلیمرها به دلیل تجزیه پذیری زیستی، سازگاری زیستی، غیر سمی بودن و هزینه کم توجه زیادی را به خود جلب کرده است. با این حال، زیست پلیمرهای طبیعی دارای معایب متعددی مانند رطوبت سنجی بالا و عملکرد مکانیکی نسبتاً ضعیف هستند که کاربرد آنها را در صنایع غذایی و دارویی محدود می کند.

کیتوزان پلی ساکارید تا حدی دی استیله شده کیتین است که پس از سلولز دومین بیومکرومولکول طبیعی فراوان در طبیعت است.

کیتوزان دارای ویژگی های منحصر به فرد بسیاری است و در زمینه مواد زیستی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این، کیتوزان به دلیل خواص خوب تشکیل فیلم، یک ماده بسته بندی بالقوه است. با این حال، فیلم کیتوزان شکننده است و ویژگی های مکانیکی ضعیف و رطوبت سنجی زیاد مانع از کاربرد آن می شود.

ترکیب فیزیکی یک روش کارآمد و ساده برای بهبود خواص فیلم های کیتوزان است. گزارش شده است که افزودن پلیولها می تواند به دلیل کاهش نیروهای اصطکاکی در زنجیره های پلیمری، خواص فیزیکی فیلمهای کیتوزانی را بهبود بخشد.

در مورد کیتوزان، گلیسرول به دلیل در دسترس بودن، ترشح کم و راندمان پلاستیکی شدن، بیشترین کاربرد را در پلاستیک سازی دارد. لیو و همکاران فیلم های گلیسرول پلاستیکی شده کیتوزان/نشاسته را مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که افزودن گلیسرول باعث ایجاد تعامل بین کیتوزان و نشاسته توسط پیوندهای هیدروژنی می شود.

رودریگز-نایز و همکارانش فیلم های کیتوزان پلاستیک شده را بررسی کردند و دریافتند که فیلم کیتوزان پلاستیکی شده با ۲۰ درصد وزنی گلیسرول خواص مکانیکی خوبی دارد. علاوه بر این، کیتوزان پلاستیکی گلیسرول با محتوای بالا به عنوان یک سیستم ناهمگن پیچیده متشکل از حوزه های گلیسرول و کیتوزان ظاهر شد.

سوربیتول به عنوان نرم کننده

سوربیتول به عنوان نرم کننده، خواص مکانیکی و فیزیکوشیمیایی بهتری نسبت به سایر پلیولها دارد. مشخص شده است که افزودن سوربیتول می تواند خواص فیزیکوشیمیایی و پایداری حرارتی فیلم های کیتوزان را بهبود بخشد. علاوه بر این، سوربیتول می تواند ساختار منظم تری به ماتریس کیتوزان بدهد.

لازم به ذکر است که غلظت سوربیتول مورد استفاده در مطالعات منتشر شده قبلی کم است.

در این کار، طیف وسیعی از غلظت سوربیتول به کیتوزان اضافه شد تا از اثر محتوای سوربیتول بر ریز ساختار و خواص حرارتی فیلم های کیتوزان استفاده کند. درک رابطه بین ریزساختار و خواص فیلم های کامپوزیتی برای کاربردهای پلیمرهای زیستی به عنوان مواد بسته بندی مفید است.

نتیجه گیری

افزودن سوربیتول پیوندهای هیدروژنی بین مولکولهای کیتوزان و همچنین اثر الکترواستاتیک در فیلمهای پلاستیکی شده کیتوزان را از بین می برد. محتوای سوربیتول کم تا ۳۰ درصد وزنی، اثر پلاستیکی شدن سوربیتول، تشکیل دایره های کریستالی در فیلم های کیتوزان را تسهیل می کند.

این دایره های بلوری به صورت پیوندهای متقابل رفتار می کنند و تحرک زنجیره های بی شکل را محدود می کنند و منجر به افزایش ارزش Tg می شوند.

در بالای این محتوا (~ ۳۰ درصد وزنی)، ممکن است جداسازی فازها بوسیله حضور فیلمهای کامپوزیت بوجود آید.