Published June 26, 2015 | Version v1
Publication Open

Chitosan Nanocomposite Mesoporous Membranes: Mechanical and Barrier Properties as a Function of Temperature

Creators

  • 1. American University in Cairo

Description

This work investigates the influence of the type and wt.% of nanofillers on the tensile strength behaviour and barrier properties of fabricated chitosan (CS) mesoporous membranes and their nanocomposites using graphene (G) and fullerene (F) nanofillers.Non cross-linked chitosan (NCLCS) as well as cross-linked chitosan (CLCS) solutions with sodium tripolyphosphate (TPP) were both mixed with G and F nanofillers with different wt.%.NCLCS membranes displayed yield tensile strength of 24MPa while the CLCS membranes displayed a much lower yield tensile strength of 2.87MPa.The addition of G and F nanofiller enhanced the yield tensile strength of the CS membranes up to 45MPa.However, the increase in % elongation for CLCS membranes was 75% higher than that for NCLCS ones.Furthermore, the results revealed that there was a significant effect of the operating temperature on the membrane pore size, which decreased the tensile strength and the barrier of the produced membranes.The enhancement of the tensile properties of polymer nanocomposites membranes (PNC) membranes is crucial to avoid film fracture or delamination.Moreover, the addition of nanofillers improve the barrier properties of PNC membranes, thus the membranes are used in packaging and current filtration techniques.In this work, experimental as well as statistical analysis of the fabricated CS membranes and their yield tensile strength and % elongation data are presented.This study presents the effect of the filler type, the filler content and the cross-linking of CS membranes on tensile strength behaviour both experimentally as well as theoretically.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يبحث هذا العمل في تأثير نوع ووزن ٪ من الحشوات النانوية على سلوك قوة الشد وخصائص الحاجز للأغشية متوسطة المسام المصنوعة من الكيتوزان (CS) ومركباتها النانوية باستخدام الجرافين (G) والفوليرين (F) الحشوات النانوية. تم خلط محاليل الكيتوزان غير المتقاطعة (NCLCS) وكذلك محاليل الكيتوزان المتقاطعة (CLCS) مع ثلاثي بوليفوسفات الصوديوم (TPP) مع الحشوات النانوية G و F بوزن مختلف.%. أظهرت أغشية NCLCS مقاومة شد خضوع تبلغ 24 ميجا باسكال بينما أظهرت أغشية CLCS مقاومة شد خضوع أقل بكثير تبلغ 2.87 ميجا باسكال. أدت إضافة الحشو النانوي G و F إلى تعزيز مقاومة شد الخضوع لأغشية CS حتى 45 ميجا باسكال. ومع ذلك، كانت الزيادة في ٪ من الاستطالة لأغشية CLCS أعلى بنسبة 75 ٪ من تلك الخاصة بأغشية NCLCS. علاوة على ذلك، كشفت النتائج عن وجود تأثير كبير لدرجة حرارة التشغيل على حجم مسام الغشاء، مما قلل من مقاومة الشد والحاجز من الأغشية المنتجة. يعد تعزيز خصائص الشد لأغشية البوليمر المركبة النانوية (PNC) أمرًا بالغ الأهمية لتجنب كسر الغشاء أو إزالة التصفيح. علاوة على ذلك، فإن إضافة الحشوات النانوية تحسن خصائص الحاجز لأغشية PNC، وبالتالي يتم استخدام الأغشية في تقنيات التغليف والترشيح الحالية. في هذا العمل، يتم تقديم تحليل تجريبي وإحصائي لأغشية CS المصنعة ومقاومة الشد الخاصة بها وبيانات الاستطالة ٪. تعرض هذه الدراسة تأثير نوع الحشو ومحتوى الحشو والربط المتقاطع لأغشية CS على سلوك مقاومة الشد تجريبيًا وكذلك من الناحية النظرية.

Translated Description (French)

Ce travail étudie l'influence du type et du pourcentage en poids de nanocharges sur le comportement de résistance à la traction et les propriétés de barrière des membranes mésoporeuses de chitosane (CS) fabriquées et de leurs nanocomposites à l'aide de nanocharges de graphène (G) et de fullerène (F). Des solutions de chitosane non réticulé (NCLCS) ainsi que de chitosane réticulé (CLCS) avec du tripolyphosphate de sodium (TPP) ont été mélangées avec des nanocharges de G et de F de poids différent.Les membranes NCLCS % présentaient une limite d'élasticité de 24 MPa tandis que les membranes CLCS présentaient une limite d'élasticité beaucoup plus faible de 2,87 MPa. L'ajout de nanofiller G et F a amélioré la limite d'élasticité des membranes CS jusqu'à 45 MPa. Cependant, l'augmentation du % d'allongement des membranes CLCS était 75 % plus élevée que celle des membranes NCLCS. De plus, les résultats ont révélé un effet significatif de la température de fonctionnement sur la taille des pores de la membrane, ce qui a diminué la résistance à la traction et la barrière des membranes produites.L' amélioration des propriétés de traction des membranes nanocomposites polymères (PNC) est cruciale pour éviter la fracture du film ou la délamination.En outre, l'ajout de nanocharges améliore les propriétés barrières des membranes PNC, de sorte que les membranes sont utilisées dans les techniques de conditionnement et de filtration actuelles.Dans ce travail, une analyse expérimentale ainsi que statistique des membranes CS fabriquées et de leurs données de résistance à la traction et d'allongement en % est présentée.Cette étude présente l'effet du type de charge, de la teneur en charge et de la réticulation des membranes CS sur le comportement à la résistance à la traction à la fois expérimentalement ainsi que théoriquement.

Translated Description (Spanish)

Este trabajo investiga la influencia del tipo y el % en peso de los nanorrellenos en el comportamiento de la resistencia a la tracción y las propiedades de barrera de las membranas mesoporosas de quitosano (CS) fabricadas y sus nanocompuestos utilizando nanorrellenos de grafeno (G) y fullereno (F). Tanto el quitosano no reticulado (NCLCS) como las soluciones de quitosano reticulado (CLCS) con tripolifosfato de sodio (TPP) se mezclaron con nanorrellenos G y F con diferente peso.Las membranas % .NCLCS mostraron una resistencia a la tracción elástica de 24 MPa, mientras que las membranas CLCS mostraron una resistencia a la tracción elástica mucho menor de 2.87 MPa. La adición de nanocargas G y F mejoró la resistencia a la tracción elástica de las membranas CS hasta 45 MPa. Sin embargo, el aumento en el % de alargamiento para las membranas CLCS fue 75% mayor que para las NCLCS. Además, los resultados revelaron que hubo un efecto significativo de la temperatura de operación en el tamaño de poro de la membrana, lo que disminuyó la resistencia a la tracción y la barrera de las membranas producidas. La mejora de las propiedades de tracción de las membranas de nanocompuestos poliméricos (PNC) es crucial para evitar la fractura o delaminación de la película. Además, la adición de nanorrellenos mejora las propiedades de barrera de las membranas PNC, por lo que las membranas se utilizan en el envasado y las técnicas de filtración actuales. En este trabajo, se presentan análisis experimentales y estadísticos de las membranas CS fabricadas y su resistencia a la tracción y % de alargamiento. Este estudio presenta el efecto del tipo de relleno, el contenido de relleno y la reticulación de las membranas CS en el comportamiento de la resistencia a la tracción tanto experimentalmente así como teóricamente.

Files

27082.pdf

Files (997.3 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2ddbcad39e9f39745a23b9e4dda41d1f
997.3 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أغشية الشيتوزان النانوية المركبة المتوسطة المسامية: الخصائص الميكانيكية والحاجزة كدالة لدرجة الحرارة
Translated title (French)
Membranes mésoporeuses nanocomposites de chitosane : propriétés mécaniques et barrières en fonction de la température
Translated title (Spanish)
Membranas mesoporosas nanocompuestas de quitosano: propiedades mecánicas y de barrera en función de la temperatura

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1559723488
DOI
10.5539/jmsr.v4n4p1

Is supplement to
https://openalex.org/W2388308431 (Other)
https://openalex.org/W2377882612 (Other)
https://openalex.org/W2374643176 (Other)
https://openalex.org/W2364545734 (Other)
https://openalex.org/W2361218609 (Other)
https://openalex.org/W2361027706 (Other)
https://openalex.org/W2347372505 (Other)
https://openalex.org/W2088957508 (Other)
https://openalex.org/W2031001571 (Other)
https://openalex.org/W1974850353 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1500623676
  • https://openalex.org/W1605599607
  • https://openalex.org/W1969976277
  • https://openalex.org/W1977018877
  • https://openalex.org/W1981577006
  • https://openalex.org/W1991448339
  • https://openalex.org/W1997900193
  • https://openalex.org/W2007585002
  • https://openalex.org/W2007857503
  • https://openalex.org/W2011801343
  • https://openalex.org/W2017030105
  • https://openalex.org/W2028647041
  • https://openalex.org/W2033798587
  • https://openalex.org/W2041332921
  • https://openalex.org/W2044771513
  • https://openalex.org/W2049147578
  • https://openalex.org/W2052364710
  • https://openalex.org/W2067930838
  • https://openalex.org/W2070187626
  • https://openalex.org/W2071836323
  • https://openalex.org/W2075101719
  • https://openalex.org/W2077366031
  • https://openalex.org/W2106169256
  • https://openalex.org/W2134673353
  • https://openalex.org/W2134726909
  • https://openalex.org/W2138914857
  • https://openalex.org/W2152426992
  • https://openalex.org/W2153299671
  • https://openalex.org/W2904214728
  • https://openalex.org/W4205463149
  • https://openalex.org/W4237453897