كلسیم كربنات(CaCO3) ، یكی از فراوان ترین پركننده های معدنی است كه در صنعت پلاستیك برای انواع رزین های پلیمری استفاده می شود. در طبیعت، كلسیم كربنات به عنوان یك ماده معدنی در سنگ های رسوبی مانند سنگ آهك، گچ و سنگ های مرمر دگرگون شده وجود دارد كه از معادن استخراج می شوند. یك روش جایگزین برای به دست آوردن كلسیم كربنات، استفاده از پسماند های بیوژنیك مانند پوسته تخم مرغ و صدف است كه حاوی مقادیر بالای كلسیم كربنات هستند.
در این پژوهش، نانوذره های كلسیم كربنات بیوژنیك از پوسته های تخم مرغ تهیه شده و سپس سطح آن ها با رنگدانه های آلی و طبیعی پوشش داده شد تا به عنوان نانوپركننده و نانورنگدانه در تهیه آمیزه هایی بر پایه پلی وینیل كلرید (PVC) استفاده شوند. نانوذره های كلسیم كربنات حاصل از پوسته تخم مرغ از طریق آسیاب مكانیكی تهیه و با استفاده از آزمون های پراش پرتو-(XRD) X، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، آزمون گرماوزن سنجی (TGA)، میكروسكوپ الكترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو-X (EDX)مشخصه یابی شدند. نتایج، تشكیل فاز بلوری كلسیت با ویژگی های شیمیایی و مورفولوژیكی مطلوب را تأیید كردند.
در ادامه، نانوذره های كلسیم كربنات با رنگدانه های كوئین آكریدون، نیل، اورامینO و عصاره گل انار فارسی، از طریق فرآیندهای هیدروترمال (گرمابی) و آسیاب تر (مرطوب)، پوشش دهی شدند. نتایج حاصل از مشخصه یابی ذره های پوشش داده شده با استفاده از آزمون های XRD، FT-IR، TGA، FE-SEM، طیف سنجی انعكاسی(UV-Vis DRS) ، میكروسكوپ الكترونی عبوری (TEM) و تعیین مساحت سطح ویژه با استفاده از روش BETو ایزوترم های جذب و واجذب، تثبیت موفقیت آمیز رنگدانه ها بر سطح ذره ها را تأیید كرد، این در حالی است كه ساختار بلوری و پایداری گرمایی كلسیم كربنات حفظ شده است.
به منظور بررسی قابلیت استفاده از نانوپركننده های تهیه شده در صنایع پلیمری، نمونه های PVC حاوی این نانوپركننده ها به دو روش الكتروریسی و اختلاط مذاب تهیه شدند. در روش نخست، به منظور دستیابی به نانوالیاف یكنواخت PVC، پارامترهای فرآیند الكتروریسی شامل غلظت پلیمر، نسبت حلال، ولتاژ اعمالی، سرعت جریان و فاصله نوك سوزن تا جمع كننده بهینه سازی شدند. سپس نانوپركننده های كلسیم كربنات رنگی به محلول PVC اضافه شدند. نتایج نشان دادند كه نوع رنگدانه و مقدار نانوپركننده، تأثیر قابل توجهی بر رفتار الكتروریسی و تشكیل الیاف دارند.
در روش دوم، نانوپركننده های سنتزشده از طریق اختلاط مذاب با استفاده از مخلوط كن داخلی به ساختار PVC افزوده شده و پس از آن با فرآیند پرس گرم، صفحه های پلیمری مورد نیاز برای بررسی های تكمیلی تهیه شدند. تهیه موفقیت آمیز نمونه های PVC حاوی نانوپركننده های كلسیم كربنات بیوژنیك رنگی، امكان استفاده از كلسیم كربنات حاصل از پوسته تخم مرغ را به عنوان یك پركننده عملكردی پایدار در آمیزه های پلیمری نشان داد. به طور كلی، نتایج این پژوهش یك راهكار سازگار با محیط زیست برای ارزش آفرینی از پوسته تخم مرغ و توسعه نانوپركننده های بیوژنیك رنگی با قابلیت كاربرد در آمیزه هایی بر پایه PVC ارائه می دهد.
كلمات كلیدی: كلسیم كربنات بیوژنیك، پوسته تخم مرغ، رنگدانه های آلی، رنگدانه های طبیعی، كوئین آكریدون، نیل، رنگ اورامینO، عصاره گل انار فارسی، پلی وینیل كلرید (PVC)، نانوپركننده، نانورنگدانه، الكتروریسی، پرس گرم.