دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی نساجی

گرایش : شیمی نساجی

عنوان : بررسی امکان استخراج الیاف بلند طبیعی سلولزی از  برگ گیاه Typha australis

دانشگاه صنعتی اصفهان

دانشكده مهندسی نساجی

پایان نامه كارشناسی ارشد مهندسی نساجی- شیمی نساجی و علوم الیاف

عنوان:

بررسی امکان استخراج الیاف بلند طبیعی سلولزی از  برگ گیاه Typha australis

استاد راهنما:

دكتر سید مجید مرتضوی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

امروزه، تحقیقات و طرح های توسعه صنعتی در زمینه بیوتكنولو‍ژی و حفظ محیط زیست از اهمیت خاصی برخوردار گردیده و استفاده از امكانات موجود در طبیعت توجه محققین را به خود جلب كرده است. از جمله این موارد، استفاده بهینه از مواد سلولزی و لیگنوسلولزی است.

امروزه، استفاده از الیاف طبیعی گیاهی، علاوه بر صنعت نساجی در صنایع پلیمری و خودروسازی از اهمیت خاصی برخوردار شده است. توسعه روز افزون كاربرد الیاف طبیعی گیاهی نظیر جوت در كمپوزیتها، رونق خاصی به خصوصیات و بازار آن داده است. از دلایل پیشرفت و اهمیت این الیاف، می توان به عنوان نمودن سال 2009 به عنوان سال الیاف طبیعی توسط مجمع عمومی سازمان ملل متحد اشاره كرد.

در این تحقیق،  استخراج الیاف طبیعی با منشأ گیاهی- سلولزی از برگ گیاه Typha australis بررسی شد. عملیات استخراج لیف با بهره گرفتن از رتینگ شیمیایی و با به کار بردن مواد شیمیایی از قبیل سود سوزآور، تری پلی فسفات سدیم، تترا اتیلن دی آمین، آنتراکینون، در دماهای 60-100 درجه سانتیگراد و مدت زمان 30-480 دقیقه صورت گرفت. نتایج آزمایش نشان داد که استخراج الیاف از برگ گیاه با روش رتینگ قلیایی امکان پذیر است و الیاف بدست آمده دارای استحکام (3.1-3.6 g/den) و ظرافت 23-33 den بوده که نسبت به دیگر الیاف طبیعی با منشأ گیاهی از قبیل کنف، جوت، نارگیل و اناناس استحکام بالاتری دارد.  طیف مادون قرمز الیاف استخراج شده نشان از لیگنوسلولزی بودن آن داشت که با تعیین درصد ترکیبات آن، معلوم گردید که لیف حاوی 60-50% سلولز، 30-25% لیگنین ، 12-9% همی سلولز و 8-5% مواد ناخالصی است. که این میزان سلولز بیش از سلولز موجود در الیاف نارگیل می­باشد. از طرفی لیگنین موجود در لیف، می­تواند به عنوان ماده ضد باکتری و جذب کننده پرتو ماورابنفش عمل کند که خود ویژگی خاصی به این لیف می­دهد. همچنین لیف استخراج شده دارای 50-45% کریستالینیته می­باشد که این درصد بلورینگی پایین سبب جذب آب 9/5-8% گردیده که نسبت به الیاف پنبه، درصد جذب رطوبت بالاتری می­باشد. از طرفی دانسیته لیف 1/26 g.cm3 بوده که از دیگر الیاف طبیعی با منشاگیاهی از قبیل پنبه، کتان، جوت، شاهدانه و…  بسیار سبک تر است.  رنگ الیاف استخراج شده به دلیل استخراج توسط عملیات قلیایی در دمای بالا و وجود میزان لیگنین بالا دارای شید زرد روشن تا قهوه­ای تیره می­باشد.  با انجام عملیات سفیدگری با آب اکسیژنه، الیاف سفیدی مطلوبی را کسب کرده و میزان روشنایی آن 34% افزایش یافت. رنگ پذیری الیاف بسیار مناسب بوده و الیاف به خوبی رنگ را جذب کرده و شفافیت رنگ آن مناسب می­باشد.

با توجه به خصوصیات بسیار عالی الیاف استخراج شده و خصوصیات خوب گیاه لویی از قبیل هرز بودن گیاه، فراوانی آن در اکثر مناطق کشور، رشد آن  در مردابها، باتلاقها، جویبارها و عدم نیاز به نگهداری  و مراقبت خاص و داشتن برگهای بلند و برافراشته، انتظار می­رود که با تحقیقات بیشتر، شاهد حضور این لیف در بازارهای نساجی و دیگر صنایع مصرف کننده الیاف به صورت نخ خالص یا مخلوط با دیگر الیاف طبیعی  و مصنوعی باشیم.

فصل اول

مقدمه:

انسان از زمانهای بسیار دور، علاوه براینكه با شكار حیوانات می­توانست مواد غذایی خود را تأمین كند، از پوست آنها نیز به عنوان وسیله مناسبی برای گرم نگه داشتن بدن خود استفاده می­كرد. در یك مقطع زمانی از تاریخ، انسان دریافت كه رویش مویین پوست حیوانات و رشته­های نازك و بلند برخی از گیاهان آمادگی دارند كه به وسیله تابیده شدن به دور خود، رشته های بلندتری را تشكیل دهند كه موسوم به نخ است. بدین ترتیب بود كه الیاف طبیعی نظیر پنبه، پشم، ابریشم و دیگر الیاف هر یك بنحوی شناخته شدند‌‌[1].

1-1- الیاف ماده اولیه نساجی

الیاف ماده اولیه صنعت نساجی است. خصوصیات اصلی یك لیف عبارت است از نسبت فوق العاده زیاد طول به قطر آن، استحكام، لطافت، الاستیسیته، جذب رنگ و قابلیت ریسندگی؛ كه باعث سهولت تاب دادن الیاف و در نتیجه باعث افزایش قدرت نخ می شود.[1] از مشخصه­های مهم یك لیف؛ طول (متوسط طول، توزیع طولی) ، سطح مقطع (مساحت كل، یكنواختی و شكل) ، تجعد (تعداد و دامنه تجعد) ، فنریت و مشخصات سطحی می­باشد. همچنین یك لیف باید دارای خصوصیات فیزیكی، شیمیایی و مكانیكی مطلوبی باشد. از خواص فیزیكی می توان به رنگ، جلا، وزن مخصوص، حرارت ویژه، هدایت الكتریكی وگرمایی، نقطه نرم شدن، دمای شیشه­ای و از خواص مكانیكی به استحكام، ازدیاد طول، مدول، الاستیسیته و بازگشت پذیری اشاره كرد. همچنین خواصی از قبیل رطوبت بازیافتی، تورم، عكس­العمل در برابر حلال­ها، تغییر شیمیایی در اثر حرارت، مقاومت در برابر عوامل جوی(اكسیژن، نور، حرارت، میكروارگانیزمها)، مقاومت شیمیایی به اسید، قلیا، عوامل اكسید­كننده و رنگ پذیری نیز دارای اهمیت می­باشد[2].

با توجه به کاربرد متنوع کالاهای نساجی، از پوشاك تا مصارف صنعتی، لزوم استفاده از الیاف با خصوصیات مختلف و روشهای متفاوت وجود دارد. روشهای مختلفی برای طبقه­بندی ویژگی­های مرتبط با خصوصیات الیاف، روشهای تولید و استفاده نهایی از آنها وجود دارد. هر چند که، طول و ظرافت دو پارامتر مهم از خصوصیات الیاف می باشند که پتانسیل کاربردی و فرآیند­پذیری الیاف را تعیین می­کنند.

براساس طول الیاف و فرآیند­پذیری در سیستم ریسندگی، الیاف به دو دسته الیاف استیپل کوتاه[1] و الیاف استیپل بلند[2] طبقه­بندی می­شوند. معمولاً، در حدود 58% از الیاف تولیدی در جهان در سیستم الیاف استیپل كوتاه و در حدود 7% در سیستم استیپل بلند ریسندگی می­شوند. فرآیند­پذیری الیاف در هر کدام از سیستم­های استیپل کوتاه و بلند، کاربرد ویژه­ای را تعیین می­کنند. در حالت کلی، الیاف ظریف و کوتاه، برای کاربرد در پارچه  بیشتر ترجیح داده می­شوند، در حالیکه الیاف با طول بلندتر، معمولاً برای قالی، طناب و ریسمان استفاده می­شوند. طول الیاف سلولزی طبیعی، اصولاً براساس طول سلول واحد آنها و طول لیفی كه سلولهای واحد آن توسط مواد صمغی مانند لیگنین به همدیگر متصل شده­اند، تعیین می­گردد[3] .

 اصولاً طبقه بندی الیاف در برگیرنده كلیه الیاف طبیعی[3] و مصنوعی[4] ،كار بسیار مشكل و شاید هم غیرعملی است. برای طبقه­بندی الیاف بر حسب منشأ تولید، خانواده، ساختمان شیمیایی، خواص ومصرف آنها توسط متخصصین مختلف، پیشنهادات گوناگونی شده است. الیاف نساجی  به دو طبقه اصلی الیاف طبیعی و الیاف مصنوعی تقسیم می­شوند، كه هر یك از این دو طبقه، خود شامل گروه­های فرعی دیگری می­باشند. الیاف طبیعی مانند پشم و پنبه، الیافی هستند كه به طور طبیعی تولید می­شوند. الیاف مصنوعی، به الیافی اطلاق می­شود كه به خودی خود وجود ندارند و با بهره گرفتن از مواد خام اولیه و یا سایر مواد شیمیایی و با به كار­بردن روشهای صنعتی تهیه می­گردند[1]. منشأ الیاف سلولزی، گیاهان موجود درطبیعت هستند كه منابعی بی پایان بوده كه تنها بخش كوچكی از این منابع قابلیت استخراج الیاف با خصوصیات مناسب صنعت نساجی را دارند[2].

 بر اساس منشأ، الیاف طبیعی به سه گروه فرعی تقسیم می­شوند: الیاف معدنی، الیاف گیاهی و الیاف حیوانی.

الیاف معدنی: مصرف این نوع الیاف در صنعت نساجی محدود است و آسبست كه در اصطلاح عامیانه، پنبه كوهی[5] یا پنبه نسوز نامیده می­شود، نمونه­ای از این الیاف می­باشد.

الیاف گیاهی : الیاف گیاهی از چوب و برخی مواد كشاورزی، كه موادی قابل تجدید حیات هستند تولید می­شوند و دارای پتانسیل ایجاد محصولات جدید و جایگزینی مواد سوختنی هیدروكربنی مضر برای محیط زیست می­باشند[4]. الیاف گیاهی شامل مهمترین الیاف نساجی ، یعنی پنبه و سایر الیاف مانند كتان، شاهدانه و جوت است . این الیاف از طریق كشت تهیه می­شوند و پایه سلولزی (ماده سازنده گیاهان) دارند[1]. الیاف گیاهی به گروه­های فرعی زیر تقسیم می­شوند:

1) الیاف دانه­ای، مانند پنبه

2)الیاف ساقه­ای، مانند كتان، جوت، شاهدانه

3)الیاف برگی، مانند سیسال، مانیلا

4)الیاف میوه­ای، مانند نارگیل

الیاف حیوانی : الیاف حیوانی مانند ابریشم،كه توسط كرم ابریشم تولید می­شود، همچنین پشم و سایر الیاف شبیه مو، مانند كشمیر، آلپاكا و غیره را نیز در بر می­گیرد. این الیاف، پایه پروتئینی دارند كه تركیب پیچیده­ای است و قسمت عمده ساختمان بدن جانداران را تشكیل می­دهد. این الیاف به گروه­های فرعی زیر تقسیم می­شوند[1] .

1) پشم

2) ابریشم

3) مو، مانند موی بز، خرگوش، شتر، اسب

الیاف سلولزی طبیعی تک سلولزی، پنبه و کاپوک، نسبتاً دارای طولهای کوتاه و در فرآیند سیستم استیپل کوتاه عمل شده، در حالیکه الیاف چند سلولی مانند کتان و چتایی، طولی بیش از 20 سانتیمتر دارند و مناسب فرآیندهای سیستم استیپل بلند می­باشند. هر چند که کتان و دیگر الیاف بلند، از نظر صنعتی برای سیستم استیپل، طول بلندتری دارند، اما تلاشهای موفقیت آمیزی برای بدست آوردن الیاف کتان با طول کوتاه، مناسب مخلوط کردن با الیاف پنبه و پروسه­های سیستم الیاف استیپل کوتاه، صورت گرفته است. از طرفی برگهای نارگیل و ذرت، چند سلولی بوده و در نساجی مناسب پروسه­های الیاف طبیعی بلند می­باشند.[3] الیاف مصنوعی می­توانند بر حسب ماده تشكیل دهنده الیاف، به دو گروه فرعی متمایز از یكدیگر یعنی، الیاف بازیافته[6] و الیاف سنتتیك[7] تقسیم شوند:

الیاف بازیافته الیافی هستند كه ماده تشكیل دهنده آنها، قبلاً در طبیعت موجود بوده است و الیاف سنتتیك از مواد شیمیایی تهیه می­شوند كه دارای ساختمان لیفی نیستند و از طریق سنتز مواد اولیه و یا اجرای پروسس­های شیمیایی لازم، ساختمان لیفی به آنها داده می­شود و طبیعت درساختن آنها و یا در قسمتی از فرآیند تهیه آنها، نقشی ندارد و كلاً سنتتیك هستند. گروه های فرعی الیاف سنتتیك را به صورت زیر می­توان بیان كرد.[1]

– پلی­آمید، نظیر نایلون

– پلی­استرها، نظیر تریلین، داكرون

– مشتقات پلی­وینیل، نظیر پلی­وینیل الكل، كلراید

– پلی­اولفین ها، مانند پلی­پروپیلن، پلی­اتیلن

– پلی­اورتانها

الیاف طبیعی  نسبت به مواد سنتتیك، دارای مزیتهایی از قبیل معایب محیط زیستی و سمی كردن محیط زیست كمتر و قابلیت تجزیه شدن بیولوژیكی می­باشند. اما مشكل اساسی الیاف گیاهی نسبت به الیاف سنتتیك، فقدان یكنواختی مواد است. الیاف سنتتیك می­توانند در یك روش خاص تولید شوند و الیاف تولیدی، دارای كیفیت یكنواخت و ثابت می­باشد، در حالیكه الیاف گیاهی، زمانیكه تولید می­شوند، شرایط رشد، تأثیر به سزایی بر نتایج و خصوصیات آنها دارد. تفاوتهای ایجاد شده به دلیل متفاوت بودن مناطق كشت، نوع خاك، آب و هوا و كشاورز می­باشد. عملیات رتینگ[8](جداسازی الیاف از قسمتهای چوبی ساقه و صمغهای گیاهی)، بر رنگ لیف، جداسازی دسته الیاف، مواد متشكله و استحكام لیف اثر می­گذارد. كیفیت لیف به شرایط زراعی، رشد و مكان لیف در گیاه نیز بستگی دارد[4] . جدول 1 ، درصد تغییرات کمیتهای مختلف در نمونه الیاف به طول 1 سانتیمتر را نشان می­دهد که توسط آقای مردیت[9] آزمایش شده است. همانگونه که مشاهده می­شود الیاف طبیعی گیاهی درصد تغییرات بالایی را نشان می­دهند. [5]

لیگنوسلولزها[1] به تمام گیاهانی اطلاق می شود كه امروزه بعنوان یكی از بزرگترین منابع طبیعی فراهم کننده مواد غذایی و انرژی مطرح هستند. 60 الی 80 درصد لیگنوسلولزها از پلی­ساكاریدها، كه پلیمر طبیعی قندها می­باشند، تشكیل شده است. علاوه بر این، طیف وسیعی از مواد قابل مصرف موجود در لیگنوسلولزها، تجدید پذیری آنها و همچنین سازگاری­شان با محیط زیست، هرگونه مطالعه و امكان سرمایه ­گذاری در مورد لیگنوسلولزها را بعنوان یكی از چشم­اندازهای آینده بشری توجیه­پذیر می­سازد.[5] بیشترین ماده تولیدی طبیعی در كره زمین، گیاهان می­باشند، كه میزان تولید آنها در حدود 1011 تن در سال برآورد شده است. گیاهان، شامل انواع درختان، گیاهان بوته­ای، محصولات و ضایعات كشاورزی و …  می­باشند، كه قسمت عمده آنها پس از تولید بی هیچ استفاده­ای به روشهای مختلف، وارد چرخه بازگشت­پذیر طبیعت می­گردند. وجه مشخص همه گیاهان، ساختار فیبریلی آنها است كه در این ساختار، میكروفیبریل­های سلولز در شبكه­ای از همی­سلولز[2] و لیگنین[3] احاطه شده و سایر مواد آلی و معدنی، این ساختمان را تكمیل كرده­اند. به خاطر همین ساختار، به این مواد، لیگنوسلولز گفته می­شود [6].

ساختمان لیگنوسلولزها از سه بخش اصلی پلی ساكاریدها، لیگنین و مواد خارجی[4] تشكیل شده است. پلی­ساكاریدها به كربوهیدراتهای سنگینی گفته می­شوند كه شامل سلولز و همی­سلولز باشند و در مجموع 80-60 درصد كل ساختمان گیاه را تشكیل­ دهند[7] .

[1] Lignocelluloses

[2] Hemicelluloses

[3] Lignin

[4] Extraneous Material

[1] Short Staple Fiber

[2] Long Staple Fiber

[3] Natural Fibers

[4] Man-Made Fibers

[5] Asbestos

[6] Regenerated Fibers

[7] Synthetic Fibers

[8] Retting

[9] Meredith

تعداد صفحه : 94

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

  *