علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1397 | دوره:31 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

در این مطالعه، غشاهای دولایه ماتریس ترکیبی بر پایه پلی(اتر-b-آمید) با نام تجاری Pebax همراه با نانوذرات ZIF-8 و(zeolitic imidazole framework-8) با ساختار آلی فلزی به عنوان ذرات پراکنش یافته درون شبکه پلیمری برای جداسازی دو گاز کربن دی اکسید و متان ساخته شد. ذرات به منظور بهبود سازگاری در شبکه پلیمر به وسیله عامل اتصال دهنده 3-(آمینوپروپیل)تری اتوکسی سیلان (APTES) اصلاح شده و با فنون میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پراش پرتو X (XRD) وآزمون BET (Brunauer-Emmett-Teller) شناسایی و بررسی شدند. زیرلایه نگه دارنده پلی اتر سولفون (PES) با روش ریخته گری محلول و جدایی فاز مرطوب ساخته شد. سپس روی آن، لایه گزینشی Pebax/ZIF-8 با روش جدایی فاز خشک ایجاد شد. برای مقایسه و بررسی اثر ذرات بر بهبود عملکرد جداسازی گازها، غشاهای ماتریس ترکیبی با درصد وزنی متفاوت از ذرات پراکنش یافته ساخته شدند و تحت آزمایش تراوایی گازهای کربن دی اکسید و متان قرار گرفتند. وجود ذرات باعث افزایش تحرک زنجیرها و مقدار تراوایی گازها شد. به طوری که در مقدار بارگذاری %40 وزنی از ذرات، مقدار تراوایی گاز کربن دی اکسید به barrer 169 افزایش یافت. با سیلان دارکردن ذرات، خاصیت آب دوستی در غشای ماتریس ترکیبی ذره با Pebax بیشتر شد. تراکم زنجیرهای پلیمر با وجود ذرات ZIF-8 اصلاح شده در ماتریس پلیمری، بدون تغییر چندانی در کاهش مقدار گزینش پذیری گاز کربن دی اکسید، به علت تشدید پیوند میان ذرات و پلیمر، افزایش یافت و با ایجاد پیوند با سطح ذره به سازگاری بهتر ذره در شبکه پلیمر منجر شد. با افزایش مقدار بارگذاری ذرات اصلاح نشده، گزینش پذیری غشا به شدت کاهش یافت. درحالی که در غشای ماتریس ترکیبی با ذرات اصلاح شده، مقدار کاهش گزینش پذیری با سرعت کمتری انجام شد. همچنین، در آزمون مخلوط گازها، تراوایی هر دو گاز نسبت به حالت خالص افزایش یافت، به طوری که در ترکیب هم مولار گزینش پذیری به مقدار %34 کاهش یافت.

در دهه های اخیر، افزایش مقاومت آنتی بیوتیکی در برخی از پاتوژن های عفونت زای بیمارستانی از بزرگ ترین چالش های سلامت انسان شده است. از راه کارهای کاهش مقاومت باکتری ها به آنتی بیوتیک ها استفاده هم زمان از آنتی بیوتیک ها با پلیمرهای کاتیونی است. پلی(استیرن-alt-مالئیک انیدرید) (PSMA)، کوپلیمر زیست تخریب پذیری است که می تواند از راه بازشدن حلقه با عامل های زیست فعال مانند آلکیل آمین ها واکنش دهد. در این پژوهش، برای اولین بار، فعالیت ضدمیکروبی مزدوج پلیمر PSMA-اسپرمین (Spm-PSMA) و اثر آن بر مقاومت باکتری انتروکوکوس فکالیس به آنتی بیوتیک های سفتازیدیم و سیپروفلوکساسین بررسی شد. مزدوج پلیمر Spm-PSMA از واکنش PSMA با اسپرمین در مجاورت کاتالیزور تری اتیل آمین زیر جو آرگون در دمای محیط سنتز و شناسایی آن با استفاده از روش های زیرقرمز تبدیل فوریه و گرماسنجی پویشی تفاضلی انجام شد. فعالیت ضدباکتری مزدوج پلیمر Spm-PSMA علیه دو باکتری عفونت زای بیمارستانی انتروکوکوس فکالیس و اسینتوباکتر بومانی با روش رقیق سازی پی در پی دو برابر ارزیابی شد. قابلیت آن در کاهش مقاومت باکتری E. faecalis به آنتی بیوتیک های سیپروفلوکساسین و سفتازیدیم، میزان گونه های اکسیژن فعال (ROS) و تغییرات شکل شناسی در شرایط اسیدی ارزیابی شد. دمای انتقال شیشه ای Spm-PSMA و (197 درجه سلسیوس) به دلیل تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی بیشتر از دمای انتقال شیشه ای PSMA اولیه (164 درجه سلسیوس) است. مزدوج پلیمر Spm-PSMA در شرایط اسیدی باعث کاهش رشد باکتری گرم مثبت انتروکوکوس فکالیس به طوری مستقل از غلظت شده و فاقد فعالیت ضدباکتری علیه باکتری گرم منفی اسینتوباکتر بومانی است. حساسیت باکتری انتروکوکوس فکالیس به آنتی بیوتیک های سفتازیدیم و سیپروفلوکساسین در مجاورت مزدوج پلیمر Spm-PSMA و pH برابر 5/5 افزایش یافت. نتایج میکروسکوپی الکترونی پویشی نشان داد، شکل باکتری انتروکوکوس فکالیس با وجود مزدوج پلیمر Spm-PSMA به تنهایی و هم زمان با آنتی بیوتیک ها از کوکسی به کوکوباسیل تغییر می یابد. نتایج این پژوهش نشان داد، مزدوج پلیمر Spm-PSMA پلیمری زیست سازگار با فعالیت ضدباکتری و حساسیت آنتی بیوتیکی علیه باکتری انتروکوکوس فکالیس است.

حذف رنگینه ها با استفاده از پلیمرهای مختلف با گروه های عاملی اهمیت زیادی در کاربردهای (Poly(AM-co-AA زیست محیطی دارد. جاذب های پلیمری به ویژه هیدروژل ها با ایجاد کمپلکس از راه جاذبه های الکتروستاتیک و پیوندهای هیدروژنی قابلیت حذف رنگینه ها را دارند. در این مقاله، از هیدروژل های پلی آکریلیک اسید (PAA)، پلی آکریل آمید (PAM) و پلی(آکریلیک اسید-کو-آکریل آمید)، (AA-co-AM)وPoly، به عنوان جاذب برای رنگ بری پساب دارای رنگینه قرمز 46 بازی (BR 46) استفاده شده است. هر سه هیدروژل با استفاده از پلیمرشدن رادیکالی با شبکه ساز N′ ، N-متیلن بیس(آکریل آمید) در آب تهیه شدند. ساختار و شکل شناسی جاذب های هیدروژل با روش های میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) و گرماوزن سنجی (TGA و DTG) بررسی شدند. برای مطالعه ویژگی های رنگ بری جاذب، عوامل مؤثر بر فرایند رنگ بری همچون pH، مقدار جاذب، غلظت رنگینه و زمان تماس بررسی شد. نتایج نشان داد، افزایش pH، مقدار جاذب و زمان تماس اثر مستقیم و غلظت محلول رنگینه رابطه معکوس با کاهش مقدار رنگ بری دارد. همچنین، بررسی خواص شیمیایی و فیزیکی در حذف رنگینه کاتیونی BR46، با الگوی هم دمای Langmuir مطابقت خوبی را نشان داد و داده ها نیز به خوبی از الگوی سینتیکی شبه مرتبه دوم پیروی می کند. همچنین، قابلیت استفاده مجدد از جاذب ارزیابی شد. نتایج نشان داد، پس از پنج چرخه جذب-واجذب ظرفیت جذب هیدروژل از %4/94 به %3/63 کاهش می یابد. مقدار درصد تورم هیدروژل (AA-co-AM)وPoly و رابطه آن با تغییرات pH بررسی شد. بیشترین درصد تورم در محیط قلیایی و در pH برابر با 8 مشاهده شد.

نانوکامپوزیت های پلیمری به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی بهتر (مدول، استحکام و رفتار سدگری) کاربردهای گسترده ای پیدا کرده اند. مزیت نانوکامپوزیت ها در مقایسه با کامپوزیت های دارای ذرات با اندازه میکرو، چگالی کمتر و فرایندپذیری آسان تر است. در این پژوهش، نانوکامپوزیت پلی اولفین الاستومر-نانوذرات سیلیکون کاربید و پلی اولفین الاستومر-نانوذرات خاک رس با درصدهای مختلف از نانوذرات به روش اختلاط مذاب تهیه شد. سپس، اثر نوع نانوذرات بر خواص مکانیکی، رئولوژی و گرمایی پلی اولفین الاستومر بررسی و مقایسه شد. از سازگارکننده سیلانی وینیل تری اتوکسی سیلان برای اصلاح فصل مشترک نانوذرات و پلی اولفین الاستومر استفاده شد. اختلاط درون مخلوط کن داخلی با ضریب پرشدگی 0. 75، در دمای 120 درجه سلسیوس و سرعت 60rpm انجام شد. روی نانوکامپوزیت های تهیه شده آزمون های فیزیکی، مکانیکی و رئولوژی انجام شد. با وجود بیشتربودن نسبت منظر نانوذرات خاک رس (هندسه صفحه ای شکل) نسبت به نانوذرات سیلیکون کاربید (هندسه کروی شکل)، نمونه های دارای نانوسیلیکون کاربید به دلیل برهم کنش های قوی تر میان نانوذرات و ماتریس پلی اولفین الاستومر دارای استحکام کششی و کرنش در شکست بیشتری بودند، اما مقدار مدول جدا از نوع نانوذرات در ترکیب درصدهای مشابه یکسان بود. پلی اولفین الاستومر دارای نانوذرات خاک رس خواص رئولوژی بهتری را نشان داد. اما، این تغییرات در مقایسه با سایر پژوهش های انجام شده با نانوخاک رس کمتر بود. بررسی شکل شناسی نمونه ها با آزمون SEM نشان داد، پراکنش نانوذرات درون ماتریس پلیمری جدا از نوع آن تقریباً یکسان بود. بررسی خواص گرمایی نانوکامپوزیت ها نشانگر کاهش دمای ذوب و مقدار بلورینگی با افزایش مقدار نانوذرات بود که مقدار این تغییرات در نانوکامپوزیت های دارای سیلیکون کاربید بیشتر بود. در نهایت، بررسی نتایج آزمون گرماوزن سنجی نانوکامپوزیت ها نشان داد، نانوکامپوزیت های دارای نانوذرات خاک رس پایداری گرمایی بیشتری دارند.

مواد حافظه شکلی، موادی هستند که قابلیت تغییرشکل از شکل موقت به اصلی را تحت محرک های مناسب دارند. هدف از این کار، تهیه مواد حافظه شکلی برپایه مواد پلیمری با استفاده از روش آسان، مقرون به صرفه و بدون نیاز به روش های سنتزی پیچیده است. بنابراین، مواد حافظه شکلی با آمیخته سازی دو زیست پلیمر PVAc و PLA با روش اختلاط محلول تهیه شد و ریزساختار آن ها به کمک آزمون های XRD و AFM بررسی شد. همچنین، خواص مکانیکی و گرمایی آمیخته های تهیه شده با آزمون های کشش، DSC و DMTA ارزیابی شد. مشاهده میکروسکوپی نشان داد، دو جزء از آمیخته به طور یکنواخت در یکدیگر پراکنده شدند و آمیخته ای تک فاز تشکیل دادند. همچنین، امتزاج پذیری اجزای آمیخته با آزمون های گرمایی تأیید شد. افزون بر این، نتایج آزمون های کشش و DMTA نشان داد، آمیخته سازی PVAc با PLA، به افزایش مدول و استحکام PVAc منجر می شود. در نهایت، نتایج بررسی های رفتار حافظه شکلی نمونه ها نشان داد، آمیخته PVAc/PLA دارای %30 وزنی PLA خاصیت حافظه شکلی بهتری نسبت به پلیمرهای خالص دارد. به عنوان مثال، با افزودن %30 وزنی PLA به PVAc، مقدار بازگشت شکلی از %75. 4 به %91. 5 افزایش یافت. بهبود شایان توجه در مقدار و سرعت بازیابی شکلی، به بیشتربودن انرژی کشسانی ذخیره شده در آمیخته ها نسبت داده شد که نیروی محرکه زیادی برای بازیابی شکلی سریع تر و کامل تر فراهم می کند. آمیخته حافظه شکلی تهیه شده در این کار، با داشتن مزایایی نظیر استفاده از زیست پلیمرهای تجاری به عنوان مواد پایه، سهولت تهیه و خواص حافظه شکلی خوب، می تواند در کاربردهای زیست پزشکی مورد توجه قرار گیرد.

در این مطالعه، اثر وجود نشاسته بر خواص پلی اولفین الاستومر (POE) بررسی شد. بدین منظور، برای تهیه آمیخته های پلی اولفین الاستومر-نشاسته (POE/S) از روش اختلاط مذاب بهره گرفته شد. آمیخته ها با مخلوط کن داخلی آزمایشگاهی تهیه شدند. برای بررسی نقش نشاسته در خواص این آمیخته ها از مقادیر وزنی متفاوت نشاسته 15، 25، 35، 45 و %55 استفاده شد. در ادامه خواص مکانیکی، شکل شناسی و زیست تخریب پذیری آمیخته ها ارزیابی شد. با توجه به اختلاف ساختاری POE که غیرقطبی است و نشاسته که ساختار شیمیایی قطبی دارد، از کوپلیمر پلی اولفین الاستومر-مالئیک انیدرید (POE-g-MAH) برای بهبود سازگاری استفاده شد. بررسی سازگاری آمیخته با آزمون طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) انجام شد. با افزایش مقدار نشاسته در آمیزه، تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM)، افزایش اندازه فاز پراکنده را نشان داد که پس از افزودن POE-g-MAH به دلیل سازگاری بیشتر فازها، اندازه فاز نشاسته کاهش یافت. نتایج آزمون رئولوژی بیانگر افزایش گرانروی مختلط، مدول اتلاف و مدول ذخیره پس از افزودن سازگارکننده به آمیخته بود. استحکام کششی و ازدیاد طول تا پارگی با افزودن نشاسته، کاهش یافت. مقایسه نمونه های با و بدون سازگارکننده نشان داد، نمونه های دارای سازگارکننده استحکام کششی بیشتر و ازدیاد طول تا پارگی کمتری نسبت به نمونه های بدون سازگارکننده دارند. نتایج زیست تخریب پذیری نیز نشان داد، در آمیخته های دارای %15 وزنی نشاسته مقدار تخریب آمیخته بسیار اندک است و با افزایش مقدار نشاسته، مقدار تخریب افزایش می یابد و نمونه های دارای سازگارکننده دچار تخریب کمتری می شوند.

آب ترکیب حیاتی مهمی برای زندگی انسان و منبع ضروری برای تولید مواد غذایی، لباس و حفظ بهداشت و محیط زیست است. بنابراین، دسترسی به آب آشامیدنی سالم در سراسر جهان بسیار مهم است. در این مقاله، ابتدا نانوکامپوزیت زیست سازگار پلی(N-وینیل پیرولیدون– کو-مالئیک انیدرید)-سبوس برنج با استفاده از مونومرهای مالئیک انیدرید و N-وینیل پیرولیدون در مجاورت نانوذرات سبوس برنج با روش پلیمرشدن رادیکالی درجا سنتز شد. سپس، نانوکامپوزیت سنتز شده در محیط بازی آبکافت شد. مواد سنتز شده با طیف سنجی زیرقرمز (FTIR)، پراش پرتو X (XRD)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و آزمون گرماوزن سنجی (TGA) شناسایی شدند. کاربرد نانوکامپوزیت پلی(N-وینیل پیرولیدون– کو-مالئیک انیدرید) آبکافت شده-سبوس برنج به عنوان جاذب مؤثر برای حذف رنگینه رودامین B (RB) از محلول های آبی بررسی شد. اثر عواملی از قبیل pH، مقدار جاذب، زمان تماس و غلظت محلول رنگینه در جذب رنگینه RB مطالعه شد. نتایج نشان داد، درصد حذف RB با نانوکامپوزیت سنتز شده بیش از %88 در pH برابر 8، مقدار جاذب 70mg، غلظت رنگینه 40mg/L و زمان تماس 180min بود. مدل های هم دمای Langmuir و Freundlic، سینتیک شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم و ترمودینامیک جذب برای تعیین سازوکار جذب رنگینه RB روی جاذب نانوکامپوزیتی مطالعه شدند. نتایج نشان داد، نانوکامپوزیت سنتز شده در توافق خوبی با مدل هم دمای Freundlich و سینتیک شبه مرتبه دوم بود. مدل ترمودینامیکی نشان داد، فرایند جذب رنگینه RB روی نانوکامپوزیت سنتز شده خودبه خود است.