دانلود پروژه:تهيه فيلم‌هاي نانوکامپوزيتي پلي‌اتيلن دانسیته پایین (LDPE) حاوی نانو ذرات خاک رس اصلاح شده آلی و بررسي خواص فيزيکی، مکانيکی و ضد‌میکروبی آنها به عنوان فیلم‌های فعال بسته‌بندي مواد غذايي

فهرست مطالب

عنوان                                                           صفحه

مقدمه——————————————————————————————– 1

1- کلیّات————————————————————————————— 4

1-1- بسته بندی مواد غذایی—————————————————— 4

1-1-1- بسته‌بندی فعال————————————————————- 5

1-1-1-1- بسته‌بندی ضدمیکروبی——————————————— 6

1-2- مواد بسته‌بندی—————————————————————— 7

1-2-1- پلی‌اتیلن———————————————————————- 9

1-2-2- روش تولید فیلم پلی‌اتیلن—————————————– 11

1-2-2-1- انواع اکسترودرها———————————————– 12

1-3- خاک رس——————————————————————————- 15

1-3-1- نانوذرات خاک رس اصلاح شده آلی——————————- 16

1-4- نانوکامپوزیت‌ها————————————————————— 19

1-4-1- تشکیل نانوکامپوزیت‌های پلی‌اتیلن- نانو ذرات خاک رس          21

1-4-2- تـأثیر استفاده از سازگار دهنده در تهیه نانوکامپوزیت‌های پلیمر – نانو ذرات خاک رس————————————————— 25

1-4-3- مزایای تشکیل نانوکامپوزیت‌های پلی‌اتیلن – نانوذرات خاک رس   28

1-5- اهمیت و هدف از پژوهش—————————————————- 31

2- مروری بر منابع——————————————————————— 33

3- مواد و روش‌ها————————————————————————- 42

3-1- مواد مورد استفاده——————————————————— 42

3-1-1- پلی‌اتیلن——————————————————————– 42

3-1-2- نانوذرات خاک رس اصلاح شده آلی——————————- 43

3-1-3- سازگار دهنده————————————————————- 44

3-1-4- روغن معدنی—————————————————————- 45

3-1-5- مواد مربوط به آنالیزهای میکروبی————————– 45

3-1-6- سایر مواد لازم———————————————————– 46

3-2- تجهیزات—————————————————————————- 46

3-2-1- ترازو————————————————————————– 46

3-2-2- اکسترودر کامپاند—————————————————– 46

3-2-3- اکسترودر فیلم———————————————————– 47

3-3- طراحی آزمایش——————————————————————- 47

3-4- روش تهیه نمونه‌های کامپوزیتی————————————— 51

3-4-1- اختلاط————————————————————————– 51

3-4-2- تولید فیلم‌های نانوکامپوزیتی——————————— 53

3-5- تست‌ها و آزمایش‌های انجام شده————————————— 54

3-5-1- اندازه‌گیری ضخامت فیلم‌——————————————– 54

3-5-2: آزمون پراش اشعه ایکس———————————————- 54

3-5-3- آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی—————————- 55

3-5-4- اندازه‌گیری عبورپذیری به نور ماوراء بنفش———– 59

3-5-5- اندازه‌گیری خواص مکانیکی—————————————– 60

3-5-5-1- اندازه‌گیری تغییر شکل در مقابل نیرو————– 60

3-5-5-2- آزمون کشش———————————————————— 61

3-5-5-2-1- استحکام کششی————————————————- 62

3-5-5-2-2- ازدیاد طول تا نقطه شکست—————————– 62

3-5-6- آزمایش‌های میکروبی—————————————————- 63

3-5-6- آنالیز آماری————————————————————- 64

4- نتایج و بحث————————————————————————– 66

4-1- نتایج آزمون پراش اشعه ایکس (XRD)—————————— 66

4-2- نتایج مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)——– 71

4-3- نتایج اندازه‌گیری عبورپذیری به نور ماوراء بنفش—— 73

4-5- نتایج اندازه‌گیری خواص مکانیکی———————————– 76

4-6- نتایج آزمایش‌های میکروبی———————————————- 81

4-6-1- نتایج تیمارهای تکی————————————————– 81

4-6-2 نتایج تیمارهای مدل—————————————————- 84

4-6-3- بحث‌ها————————————————————————– 86

4-4-2-1- بررسی کفایت و صحت مدل‌های پیشنهادی—————- 86

4-6-3- بررسی اثر متقابل نانوذرات————————————- 89

4-4-4- بهینه‌سازی—————————————————————— 90

4-4-2-4- اعتبارسنجی مدل‌های پیشنهادی—————————– 94

نتیجه‌گیری کلی—————————————————————————- 97

پیشنهادها———————————————————————————- 100

منابع مورد استفاده—————————————————————– 102

 

فهرست اشکال

عنوان                                                    صفحه

شکل 1-1: فرآیند کلی نگهداری و ماندگاری غذا………………………………. 7

شکل 1- 2: ساختار شیمیایی پلی‌اتیلن خالص………………………………………… 9

شکل 1-3: انواع پلی‌اتیلن…………………………………………………………………………… 10

شکل 1- 4: اجزاء اصلی یک اکسترودر تک پیچه…………………………………. 12

شکل 1- 5: انواع اکسترودرهای همسو و ناهمسو……………………………….. 13

شکل 1- 6: اجزاء اصلی یک دستگاه ریخته‌گری غلطکی سرد……………. 15

شکل 1- 7: ساختار خاک رس مونتموریلونیت…………………………………………. 16

شکل 1- 8: چگونگی اصلاح مونتموریلونیت و تولید خاک‌های رس‌ اصلاح شدة آلی…………………………………………………………………………………………………………………………………… 18

شکل 1- 9: کاربرد نانوتکنولوژی در علم مواد غذایی………………… 20

شکل 1- 10: انواع کامپوزیت حاصل از برهمکنش خاک رس و پلیمر 25

شکل1- 11: تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) انواع نانوکامپوزیت حاصل از برهمکنش خاک رس و پلیمر…………………………………………………………. 25

شکل 1- 12: مدل مسیر پر پیچ و خم……………………………………………………….. 30

شکل 2- 1: تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری حاصل از نانوکامپوزیت HDPE/15A با سازگار دهنده‌ها………………………………………………………………………. 39

شکل 3-1: تصویر گرانول‌های پلی‌اتیلن دانسیته پایین نوع LH0075 تهیه شده از پتروشیمی بندر امام……………………………………………………………………………….. 42

شکل3-2: تصویر انواع خاک رس……………………………………………………………………. 44

شکل 3-3: تصویر گرانول‌های پلی‌اتیلن پیوند شده با مالئیک انیدرید تهیه شده از شرکت کیمیا جاوید سپاهان…………………………………………………………. 45

شکل 3-5: اکسترودر مورد استفاده در آزمایشگاه تحقیق و توسعه شرکت پتروشیمی تبریز………………………………………………………………………………………………… 46

شکل 3-6: دستگاه تهیه فیلم مورد استفاده در آزمایشگاه تحقیق و توسعه شرکت پتروشیمی تبریز…………………………………………………………………………………….. 47

شکل 3-7: قسمت‌های مختلف اکسترودر مورد استفاده در آزمایشگاه تحقیق و توسعه شرکت پتروشیمی تبریز……………………………………………………………………… 52

شکل 3-8: دستگاه تهیه فیلم مورد استفاده در آزمایشگاه تحقیق و توسعه شرکت پتروشیمی تبریز…………………………………………………………………………………….. 53

شکل 3- 10: دستگاه پراش اشعه ایکس مرکز زمین‌شناسی شمالغرب کشور    55

شکل 3-11: دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی دانشگاه تبریز 58

شکل 3-12: دستگاه الف) روکش‌دهنده طلا و ب) قسمت نگهدارنده نمونه دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی دانشگاه تبریز……………………………………… 58

شکل 3-13: دستگاه UV-Visible مورد استفاده در آزمایشگاه خدماتی دانشکده شیمی دانشگاه تبریز………………………………………………………………………………………. 60

شکل 3-14: تصویر شماتیک از ساختمان اولیه یک دستگاه مورد استفاده برای اندازه‌گیری نیرو به عنوان تابعی از تغییر شکل………………………….. 61

شکل 4-1: الگوهای پراش اشعه ایکس خاک‌های رس……………………………….. 67

شکل 4-2: الگوهای پراش اشعه ایکس انواع نانوکامپوزیت‌ها……. 69

شکل 4-3: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی……………………………………. 72

شکل 4-4: تأثیر مقدار سازگار دهنده با مقدار ثابت 4% Cloisite 30B بر روی میزان عبور نور ماوراءبنفش……………………………………………………………………… 74

شکل 4-5: تأثیر مقدار نانو ذرات خاک رس نوع Cloisite 30B بر روی میزان عبور نور ماوراءبنفش………………………………………………………………………………………………… 74

شکل 4-6: تأثیر نوع نانو ذرات خاک رس در نانوکامپوزیت‌های حاوی مقدار 4% بر روی میزان عبور نور ماوراءبنفش…………………………………………………….. 75

شکل 4-7: تأثیر ترکیب نانو ذرات خاک رس در نانوکامپوزیت‌های حاوی مقدار 6% بر روی میزان عبور نور ماوراءبنفش……………………………………………… 76

شکل 4-8: تأثیر مقدار سازگار دهنده نسبت به نانو ذرات خاک رس در نانوکامپوزیت حاوی مقدار 4% بر روی استحکام کششی (TS)……….. 77

شکل 4-9: تأثیر مقدار سازگار دهنده نسبت به نانو ذرات خاک رس در نانوکامپوزیت حاوی مقدار 4% بر روی کشش تا نقطه شکست…………. 78

شکل 4-10: تأثیر نوع نانوذره خاک رس در نانوکامپوزیت حاوی مقدار 6% بر روی استحکام کششی (TS)………………………………………………………………………………… 79

شکل 4-11: تأثیر نوع نانو ذره در نانوکامپوزیت حاوی مقدار 6% بر روی کشش تا نقطه شکست……………………………………………………………………………………………. 79

شکل 4-12: تأثیر نوع و مقدار نانوذرات در نانوکامپوزیت‌های ترکیبی حاوی مقدار کلی 6% بر روی استحکام کششی (TS)…………………………………………. 80

شکل 4-13: تأثیر نوع و مقدار نانوذرات در نانوکامپوزیت‌های ترکیبی حاوی مقدار کلی 6% بر روی کشش تا نقطه شکست…………………………………………… 81

شکل 4- 14: نموادر همبستگی مقادیر واقعی در مقابل مقادیر پیشنهادی مدل برای باکتری استافیلوکوکوس اورئوس…………………………………………………….. 87

شکل 4- 15: نموادر همبستگی مقادیر واقعی در مقابل مقادیر پیشنهادی مدل برای باکتری اشرشیاکلای……………………………………………………………………………….. 88

شکل 4-16: نموادر ترکیب بهینه در برابر باکتری استافیلوکوکوس‌اورئوس     90

شکل 4-17: منحنی‌های سه بعدی خطوط هم‌ تراز برای ترکیب علیه باکتری استافیلوکوکوس‌اورئوس…………………………………………………………………………………….. 91

شکل 4-18: نموادر ترکیب بهینه ردیف اولبر علیه باکتری اشرشیاکلای 92

شکل 4-19: منحنی‌ سه بعدی خطوط هم‌ تراز برای ترکیب بهینه در برابر باکتری اشرشیاکلای……………………………………………………………………………………………. 92

شکل 4-20: نموادر ترکیب بهینه در برابر هر دو باکتری…………. 93

شکل 4-21: منحنی‌ سه بعدی خطوط هم ‌تراز برای ترکیب بهینه در برابر باکتری اشرشیاکلای……………………………………………………………………………………………. 94

 

فهرست جداول

عنوان                                                    صفحه

جدول 1-1: مزایا و معایب پلیمرها در کاربردهای مختلف…………… 8

جدول 1-2: مشخصات برخی از خاک‌های رس‌ اصلاح شدة آلی………………… 19

جدول 1-3: مقایسه ویژگی‌های میکروکامپوزیت و نانوکامپوزیت‌های ایجاد شده با پلیمر……………………………………………………………………………………………………………….. 30

جدول 3-1: ویژگی‌های پلی‌اتیلن دانسیته پایین گرید LH0075 تهیه شده از پتروشیمی بندر امام………………………………………………………………………………………. 42

جدول 3-2: مشخصات انواع خاک رس…………………………………………………………….. 43

جدول 3-3: ترکیب نمونه‌های تهیه شده برای مقایسه تأثیر نانوذرات خاک رس به صورت جداگانه………………………………………………………………………………………………. 48

جدول 3-4: ترکیب نمونه‌های تهیه شده بر اساس طرح آماری پیشنهادی نرم‌افزار……………………………………………………………………………………………………………….. 50

جدول 3-5: ترکیب نمونه‌های تهیه شده برای مقایسه تأثیر نانو ذرات خاک رس به صورت جداگانه………………………………………………………………………………………………. 51

جدول 4-1: مقایسه مقدار d₀₀₁ نانوذرات در الگوهای پراش اشعه ایکس       70

جدول 4-2: نتایج ترکیب تیمارهای تهیه شده برای بررسی مقایسه نانو ذرات برای استافیلوکوکوس اورئوس……………………………………………………………………… 82

جدول 4-3: نتایج ترکیب تیمارهای تهیه شده برای بررسی مقایسه نانو ذرات برای اشرشیاکلای………………………………………………………………………………………………… 82

جدول 4-4: نتایج ترکیب نمونه‌های تهیه شده بر اساس طرح آماری پیشنهادی نرم‌افزار……………………………………………………………………………………………………………….. 84

جدول 4-5: نمایش متغییرهای مستقل و سطح مقادیر آنها……………. 85

جدول 4-6: نتایج آنالیز واریانس (ANOVA) برای متغییر پاسخ اول     85

جدول 4-7: نتایج آنالیز واریانس (ANOVA) برای متغییر پاسخ دوم     86

جدول 4-8: جدول ضریب تخمین برای بررسی اثر متقابل نانو ذرات            89

جدول 4-9: درجه مطلوبیت ترکیب بهینه برای فعالیت ضدمیکروبی در برابر استافیلوکوکوس اورئوس………………………………………………………………………………….. 90

جدول 4-10: درجه مطلوبیت ترکیب بهینه برای فعالیت ضدمیکروبی در برابر اشرشیاکلای…………………………………………………………………………………………………………….. 91

جدول 4-11: درجه مطلوبیت ترکیبات بهینه برای تأثیر همزمان فعالیت ضدمیکروبی در برابر استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلای………. 93

جدول 4-12: میزان تخمین برای ترکیب بهینه مورد استفاده در برابر استافیلوکوکوس اورئوس………………………………………………………………………………….. 95

جدول 4-13: میزان تخمین برای ترکیب بهینه مورد استفاده در برابر اشرشیاکلای…………………………………………………………………………………………………………….. 95

جدول 4-14: میزان تخمین ترکیب بهینه مورد استفاده در برابر هر دو باکتری……………………………………………………………………………………………………………………. 95