بهینه‌سازی کربوکسی‌‌‌متیل‌سلولز(CMC) در برابر عوامل میکروارگانیسم با استفاده از نانوذرات دی‌اکسید‌تیتانیوم به‌منظور ارتقاء کیفیت حفاظتی این پلیمر در مرمت اسناد کاغذی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه هنر تهران

2 پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران

چکیده

هدف: این مقاله، با هدف بهینه­ سازی و ارتقاء کیفیت حفاظتی  پلیمر کربوکسی‌متیل‌سلولز(CMC) در برابر عوامل میکروارگانیسم، بااستفاده از نانوذرات دی­اکسیدتیتانیوم(TiO2) انجام شده است.
 
روش پژوهش: روش پژوهش در این تحقیق، تجربی(آزمایشی) و شیوة دستیابی به اطلاعات منابع کتابخانه­ای و روش­های آزمایشگاهی است. آزمایش­های صورت گرفته در این پروژه شامل پیرسازی تسریعی بیولوژیکی نمونه چسب­ها در شرایط تاریکی و حضور نور، بررسی مقاومت چسبندگی آنها، اعمال این نمونه چسب­ها برروی کاغذ، و انجام آزمایش­هایی مانند مقاومت کششی نمونه­های کاغذ، سنجش میزان pH، رنگ­سنجی، و آنالیز دستگاهی FT-IR است.
یافته­ها و نتایج پژوهش: نتایج به‌دست آمده از آزمون پیرسازی بیولوژیکی نمونه چسب­های حاوی نانوذرات دی‌اکسید‌تیتانیوم حاکی از آن است که این نانو­ذرات توانایی کند کردن فرآیند رشد و انتشار عامل میکروارگانیسم بر روی چسب کربوکسی‌‌‌متیل­سلولز را دارد، اما این توانایی تنها در حضور نور مرئی امکان­پذیر بوده و در تاریکی تأثیر آن اندک است. نتایج حاصل از سایر آزمایش­های انجام شده بر روی چسب­های بهینه­سازی شده و کاغذهای پوشش داده شده با آنها نشان می­دهد که افزودن دی­اکسید تیتانیوم تأثیر چندانی بر روی ساختار و ویژگی ­های کربوکسی‌متیل‌سلولز و کاغذ نخواهد داشت. نتایج به‌دست آمده از آزمون رنگ­سنجی نیز نشان می­دهد که دی ­اکسید‌ تیتانیوم می­تواند از تغییر رنگ(زردشدگی چسب) نمونه­ ها جلوگیری کند و تأثیر مثبتی در کنترل این فرآیند داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimizing Carboxymethyl Cellulose (CMC) Against Micro-organisms Agents Using Titanium Dioxide (Tio2) Nanoparticles in Order to Improve the Protective Quality of CMC Polymer in Restoring Paper Documents

نویسندگان [English]

  • Ali Asghar Aryafar 1
  • Koros Samanian 1
  • Maryam Afsharpour 2
1 MA, Restoration of Historical Artifacts, Tehran University of Art, Tehran, I.R.Iran ali
2 PhD, Chemistry, Chemistry and Chemical Engineering Research Center of Iran, Tehran, I.R.Iran
چکیده [English]

Purpose: The purpose of this research is to optimize and improve the protective quality of carboxymethyl cellulose (CMC) polymer against micro-organisms by using titanium dioxide (TiO2) nanoparticles.
Method/Research Design: The empirical (experimental) method is used and data gathering is done using both library resources and laboratory methods. The experiments carried out in this project consist of an accelerated biological aging process on glue samples under light and dark conditions and testing their adhesion resistance.  Also, some experiments have been performed after applying glue samples on paper; these include tensile strengths of paper samples, measuring the pH, colorimetric and FT-IR analysis.
Findings: The results of biological aging experiments indicates that TiO2 nanoparticles are capable of slowing down the growth and spread of microorganisms on the carboxymethyl cellulose glue, but this happens only in the presence of visible light and the result is not significant in darkness. The results of other experiments carried out on optimized adhesives and papers covered with them show that adding titanium dioxide will not have considerable impact on the structure and properties of carboxymethyl cellulose and paper. Also, the colorimetric experiment results suggest that titanium dioxide can prevent glue sample colors from changing (becoming yellowish) and it will have a positive impact in controlling the process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • carboxymethyl cellulose (CMC)
  • microorganism
  • titanium dioxide (TiO2) nanoparticles
  • Paper

-      استاندارد شماره 11070، منسوجات – تعیین فعالیت ضد باکتریایی در فراورده­های تکمیل شده با مواد ضد باکتریایی، سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، از: www.isiri.org

-         استاندارد شماره 14647، چسب­ها – مقاومت به ورکنی(ورکنی T) – روش آزمون،  سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، از: www.isiri.org

-      استاندارد شماره 3-14471، کاغذ و مقوا – تعیین ویژگی­های کششی – قسمت 3: روش سرعت ثابت ازدیاد طول(100 میلی­متر در دقیقه) – روش آزمون،  سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، از: www.isiri.org

-      استاندارد شماره 4706، روش تسریع در کهنه شدن کاغذ و مقوا در دمای 80 درجه سلسیوس و رطوبت 65 درصد، سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، از: www.isiri.org

-      استاندارد شماره 9488، منسوجات - ارزیابی فعالیت ضد باکتریایی به روش انتشار در آگار،  سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، از: www.isiri.org

-      استاندارد شماره 1-3568 کاغذ، مقوا و خمیر کاغذ – روش تعیین pH محلول استخراجی، قسمت 1 استخراج با آب سرد،  سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، از: www.isiri.org

-         طلایی­راد، فرشته(1388) حفاظت آثار کاغذی با استفاده از نانو ساختارهای دی­اکسید تیتانیوم، پایان­نامة کارشناسی‌ارشد مرمت اشیا تاریخی و فرهنگی، دانشگاه هنر تهران، تهران.

-      مراد خانی، زهرا، عبدالله خان گرجی، مهناز ، وحیدزاده، رضا، روحی، صدیقه، محمودی، رقیه (1390 تابستان)، بررسی میزان تأثیر چسب­های مرمتی در جذب و رشد عوامل بیولوژیک در حوزه­ی اسناد آرشیوی ایران، گنجینةاسناد،21(2) ،62-79.

-      ناردی، آن­لیه،­ وان­دم، فلییپ(1379) راهنمای حفاظت، نگهداری و مرمت کاغذ.(ج2).(ابولحسن سروقد مقدم، مترجم). مشهد: بنیاد پژوهش­های اسلامی آستان قدس رضوی.

 

-         Afsharpour. M, Rad.F, Malekian, H (2011). New cellulosic titanium dioxide nanocomposite as a protective coating for preserving paper-art-works. Journal of Cultural Heritage 12 (2011), 380–383.

-          Almlof Ambjorsson. H, Schenzel. K, Germgard.U(2013). Cardoxymethyl cellulose produced at different mercerization conditions characterized by NIR FT Raman spectroscopy in combination with multivariate analytical methods, Institute of agriculture and nutritional science, Betty-Heimann-Str. 5D-06120 Halle, Germany.

-         Baker.Cathleen.A (2010). Sodium Carboxymethylcellulose (SCMC) Re-evaluatedfor Paper, Book, Papyrus, and Parchment Conservation, Book & Paper Group Annual.

-         Betty Anita.B, Thatheyus.A.J, Ramya.D(2013). Biodegradation of carboxymethyl cellulose using Aspergillus flavus, Science international, 1(4):85-91, 2013.

-         Chen. . Fengna, Yang. Xudong, Wu.Qiong (2009). Antifungal capability of Tio2 coated film on moist wood, contents lists available at Science Direct, Building and Environment 44 (2009), 1088-1093.

-          Heinze. Th(2005), CARBOXYMETHYL ETHERS OF CELLULOSE AND STARCH – A REVIEW, Center of Excellence for Polysaccharide Research, Friedrich Schiller University of Jena, Humboldtstrasse 10, D-07743 Jena (Germany), Химия растительного сырья. 2005. №3. С. 13–29.

-          Holik, H. (Ed.). (2006). Handbook of paper and board. John Wiley & Sons.

-          LUKINAC. Jasmina, JOKIĆ. Stela, PLANINIĆ. Mirela, MAGDIĆ. Damir, VELIĆ. Darko,BUCIĆ-KOJIĆ. Ana, BILIĆ. Mate. , TOMAS .Srećko (2009), An Application of Image Analysis and Colorimetric Methods on Color Change of Dehydrated Asparagus (Asparagus maritimus L), Agriculturae Conspectus Scientifi cus | Vol. 74 (2009) No. 3 (233-237).

-         Orehek.J, Dogsa.I, Tomsic.M, Jamnik .A, Kocar. D, Stopar.D (2013). Structural investigation of carboxymethyl cellulose biodeterioration by Bacillus subtilis subsp. subtilis NCIB 3610, International Biodeterioration & Biodegradation 77 (2013), 10-17.

-         Rosenau, Thomas. Potthast, Antje. Krainz , Karin. Yoneda, Yuko.  Dietz, Thomas Peralta-Inga Shields, Zenaida. French, Alfred D. (2011). Chromophores in cellulosics, VI. First isolation and identification of residual chromophores from agedcotton linters, Springer Science + Business Media B.V. 2011, Cellulose (2011) 18:1623–1633DOI 10.1007/s10570-011-9585-0.