بررسی تاثیر استفاده از نانوترکیب های بسپاری تیتانیم دی‌اکسید بر ویژگی های بسته بندی ظروف نوشیدنی پلی‌اتیلن ترفتالات
محورهای موضوعی : شیمی پلیمرمجید خانی 1 , مهدی پردل 2 * , ابوالقاسم داوودنیا 3 , افشین توسلی فرشه 4
1 - دانشجوي دكتري گروه شيمي، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامي، مشهد، ايران.
2 - دانشیار گروه شیمی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران.
3 - استاد گروه شیمی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران.
4 - استادیار گروه کشاورزی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران.
کلید واژه: نانوترکیب بسپاری, نانوذرههای تیتانیم اکسید, پری‌فرم, طیف‌نورسنجی.,
چکیده مقاله :
در این پژوهش، نانوترکیب بسپار با استفاده از نانوذرههای تیتانیم اکسید بهروش مخلوطسازی مذاب ساخته شد. پری‌فرم‌های 32 گرمی شاهد و حاوی نانوذرههای تیتانیم اکسید در سه رنگ ساخته و تبدیل به بطری و در نهایت با نوشیدنی بلوبری پر شد. بطریها در یک بازه زمانی 3 ماهه در برابر نور خورشید قرار گرفت و تاثیر استفاده از نانوترکیب بر ویژگی‌های بسته‌بندی بررسی شد. نتیجهها نشان داد با گذشت 15 روز در برابر نور خورشید، رنگ نوشیدنی بلوبری در بطریهای بدون نانوذرههای تیتانیم اکسید بهطورکامل بی‌رنگ شد و این تغییر رنگ در همه بطریهای شفاف، آبی و قهوهای رخ داد. در حالیکه در بطریهای حاوی 1 درصد نانوذرههای تیتانیم اکسید، تغییر رنگ مشاهده نشد و با گذشت 3 ماه، رنگ نوشیدنی بلوبری همچنان آبی باقی ماند. تصویرهای میکروسکوپ الکترونی توزیع نانوذرههای تیتانیم اکسید در بطریهای حاوی 1 درصد نانوذرهها را نشان داد. بررسی جداره بطریهای تولیدشده با طیف‌نورسنجی، توزیع و کارکرد مناسب نانوذرهها را در جذب پرتوهای فرابنفش نشان داد. طیف‌های FTIR نمونه بطریهای شاهد و حاوی نانوذرههای تیتانیم اکسید در رنگهای متفاوت نشان داد هیچ برهمکنش شیمیایی ویژه‌ای که منجر به ایجاد یا حذف گروه عاملی جدید شود، انجام نشده و برهمکنش بین نانوذرهها و ترکیبهای پت در همه نمونهها بیشتر از نوع فیزیکی بوده است. بررسی مقدار کاهش گاز کربن دی‌اکسید حل‌شده در بطریها نشان داد که میزان کاهش گاز در بطریهای حاوی نانوذرهها کمتر از بطریهای شاهد بوده است.
In this research, polymer nanocompound was prepared with titanium oxide nanoparticles by melt blending procedure. 32 g weight pure preforms and containing titanium oxide nanoparticles were produced in 3 colors. The prepared preforms turned into bottles and the produced bottles were filled with blueberry beverage. The bottles were exposed to sunlight for 3 months and the effect of using nanocompounds on packaging properties was investigated. The results showed that after 15 days of exposure to sunlight, the blueberry drink in the bottles without titanium oxide nanoparticles, became completely colorless. This color change occurred in all transparent, blue and brown bottles, while in the samples containing 1% titanium oxide nanoparticles, color change did not happen and the color of blueberry drink remained blue. The SEM images showed that good distribution of titanium oxide nanoparticles in the bottles containing 1% nanoparticles was happened. The results of spectrophotometry showed good performance of nanoparticles in absorbing UV ray. The FTIR spectra of the pure bottles and the bottles containing titanium oxide nanoparticles in different colors showed that the interaction between titanium oxide nanoparticles and PET compounds in all samples was physically and there was no specific chemical interaction that led to creation or removal of the functional groups. Measuring of dissolved carbon dioxide gas in the bottles showed that the amount of gas reduction in bottles containing nanoparticles is lower than the control samples.
[1] Robertson GL. Food packaging: Principles and practice [Internet]. New York: Marcel Dekker; 1993.
[2] Almeida S, Ozkan S, Gonçalves D, Paulo I, Queirós CSGP, Ferreira O, Bordado J, Galhano dos Santos R. A brief evaluation of antioxidants, antistatics, and plasticizers additives from natural sources for polymers Fformulation. Polymers. 2023;15(1):6. doi.org/10.3390/polym15010006
[3] Sajid MU, Bicer Y. Nanofluids as solar spectrum splitters: A critical review. Solar Energy. 2020;207:979-1032. doi: 10.1016/j.solener.2020.07.009
[4] Wayman C, Niemann H. The fate of plastic in the ocean environment - a minireview. Environ Sci Process Impacts. 2021;23(2):198–212. doi: 10.1039/D0EM00446D
[5] Luo YR. Why is the human visual system sensitive only to light of wavelengths from approximately 760 to 380 nm? Biophys Chem. 2000;83(3):179–84. doi:10.1016/S0301-4622(99)00137-4
[6] Tang X, Yang T, Yu D, Xiong H, Zhang S. Current insights and future perspectives of ultraviolet radiation (UV) exposure: Friends and foes to the skin and beyond the skin. Journal of Environment International. 2024;185:108535. doi: 10.1016/j.envint.2024.108535
[7] Aaron JJ, Efremova A, Snezana. Purines, Pyrimidines, and Nucleotides. Chemical Engineering. 2014; 12: 393-402. doi:10.1016/B978-0-12-409547-2.10971-0
[8] Liu K, Zhao J, Yang L, Guan M, Yuan L, Geng Y. Protective effects of calbindin D28K on the UVB radiation induced apoptosis of human lens epithelial cells. International Journal of Molecular Medicine. 2020;45(6): 1793-1802. doi:10.3892/ijmm.2020.4552
[9] Buch J, Hammond B. Photobiomodulation of the visual system and human health. Int J Mol Sci. 2020;21(21):8020. doi: 10.3390/ijms21218020
[10] Liu GL, Zhu DW, Liao SJ, Ren LY, Cui JZ, Zhou WB. Solid-phase photocatalytic degradation of polyethylene–goethite composite film under UV-light irradiation. J Hazard Mater. 2009;172(2–3):1424–9. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.08.008.
[11] Mutsuga M, Tojima T, Kawamura Y, Tanamoto K. Survey of formaldehyde, acetaldehyde and oligomers in polyethylene terephthalate food-packaging materials. Food Addit Contam. 2005;22(8):783–9. doi: 10.1080/02652030500157593
[12] Moosavi, S. Study on the variations in the physico-mechanical properties of PET bottles during shelf-life of carbonated beverages and its effect on permeation of CO2. Iranian Journal of Polymer Science and Technology. 2004;17(6):343-339. doi: 10.22063/jipst.2004.474
[13] Karimi A, Izadan H, Khoddami A, Hosseini SA. Modifying the surface of poly(ethylene terephthalate) nanofibrous materials by alkaline treatment and TiO2 nanoparticles. Journal of Industrial Textiles. 2018;47(8):1944-1958. doi: 10.1177/1528083717716164