مدل سازی نفوذپذیری بخار آب و جذب رطوبت در فیلم های نانوکامپوزیت نشاسته- مونت موریلونیت (MMT)

در این پژوهش، بررسی مقدار نفوذپذیری نسبت به بخار آب (WVP) و جذب رطوبت در فیلم های نانوکامپوزیت نشاسته - مونت موریلونیت (MMT) بررسی شد. فیلم های نانوکامپوزیت به روش ریخته گری و با استفاده از گلیسرول به عنوان نرم کننده تهیه شدند. اثر غلظت گلیسرول بر مقدار نفوذپذیری فیلم ها نسبت به بخار آب، در دمای 25 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی %99-0 (داخل و خارج ویال) بررسی شد. نتایج نشان داد، WVP با افزایش محتوای گلیسرول در نمونه های نانوکامپوزیت، افزایش می یابد و رابطه نمایی میان تغییرات غلظت نرم کننده و نفوذپذیری نسبت به بخار آب در فیلم های نانوکامپوزیت وجود دارد. همچنین، سینتیک جذب رطوبت نمونه های نانوکامپوزیت، در دمای 25 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی %75 بررسی شد. با افزایش غلظت نانوخاک رس از صفر تا %9، مقدار رطوبت تعادلی فیلم ها از 3/30 تا %39/17 کاهش یافت. افزون بر این، برای پیش بینی رفتار فیلم ها در جذب رطوبت، از قانون دوم فیک و چهار معادله تجربی، استفاده شد. نتایج مدل سازی نشان داد، مراحل ابتدایی جذب رطوبت به خوبی به کمک قانون فیک توصیف می شود، اما با سست شدن تدریجی پلیمر، رفتار آن از قانون فیک منحرف می شود. این مسئله نشانگر این است که گرادیان غلظت تنها سازوکار حاکم بر انتقال جرم نیست. همچنین، با افزایش غلظت نانوخاک رس، ضریب انتشار موثر رطوبت افزایش یافت. این مسئله نیز می تواند ناشی از نفوذ لایه های رس در ماتریس پلیمر در نواحی بی شکل و ایجاد فضاهایی در ساختار پلیمر باشد. وجود این فضاهای خالی در ساختار نانوکامپوزیت، باعث افزایش ضریب انتشار موثر رطوبت می شود. وجود نرم کننده هم می تواند تحرک زنجیر های پلیمر را تسهیل کند و ضریب انتشار موثر رطوبت را افزایش دهد.