علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1398 | دوره:32 | شماره:3 |تعداد مقالات:7

طراحی داربست زیست سازگاری که خواص مکانیکی، الکتریکی، شیمیایی و شکل شناسی ماتریس برون سلولی بافت هدف را به خوبی تقلید کند، از چالش های اصلی در تنظیم رفتارهای سلولی است. بدین دلیل، داربست های رسانا برای مهندسی بافت هایی همچون عصب، استخوان و قلب که فعال الکتریکی هستند، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند و ابزار مناسبی برای انتقال سیگنال الکتریکی لازم برای تنظیم رفتار سلول های این بافت ها به شمار می آیند. از طرفی، نانوساختارهای پلیمری رسانا به موضوع مورد علاقه بسیاری از پژوهشگران تبدیل شده است. زیرا، از ترکیب مواد آلی رسانا و نانوساختارها، مواد کارکردی جدیدی با خواص فیزیکی-شیمیایی منحصر به فرد حاصل می شود که می توانند هم زمان خواص شکل شناسی و الکتریکی ماتریس برون سلولی را تقلید کنند. در این راستا، پژوهشگران مختلف درباره طراحی داربست های رسانا با درنظرگرفتن خواص شکل شناسی به پژوهش پرداخته اند. نانوالیاف پلیمری رسانا با استفاده از مواد رسانای مختلف و روش های گوناگون تهیه می شوند. پلیمرهای رسانای ذاتی، مواد کربنی مانند گرافن و نانولوله های کربن و نانوذرات فلزی مانند طلا رایج ترین موادی هستند که برای تهیه نانوالیاف پلیمری رسانا به کار گرفته می شوند. ریسندگی پلیمر رسانا یا آمیخته پلیمر حامل و عامل رسانا (الکتروریسی و ترریسی)، پوشش دهی عامل رسانا روی نانوالیاف قالب (پلیمرشدن شیمیایی درجا به روش های الکتروشیمیایی و برمیسلی و فاز بخار، پوشش دهی مواد کربنی و فلزی روی نانوالیاف با غوطه وری، پوشش دهی بخار فلز روی نانوالیاف) و ساخت بدون قالب نانوالیاف رسانا (پلیمرشدن در فصل مشترک و الکتروشیمیایی) از جمله روش های تهیه داربست های نانولیفی رسانا هستند که در این مقاله بحث و بررسی شده و مزایا و معایب آن ها با یکدیگر مقایسه شده است.

فرضیه: رزین های اپوکسی، پلیمرهای گرماسخت با کاربردهای صنعتی گسترده هستند. ویژگی های برجسته این رزین ها در حوزه های مختلف توجه زیادی را جلب کرده است. ویژگی هایی از قبیل نسبت استحکام و سفتی به وزن زیاد، به برتری پلیمرهای تقویت شده نسبت به نمونه های تقویت نشده، منجر شده است. استفاده از نانوذرات به عنوان تقویت کننده در پلیمر موجب بهبود خواصی از قبیل چقرمگی، مقاومت در برابر پیری، استحکام و شکست کامپوزیت ها می شود. روش ها: در این پژوهش، اثر افزودن نانوذرات سرامیکی سیلیکون کربید بر خواص مکانیکی و گرمایی سامانه رزین اپوکسی آرالدایت LY 5052 و آرادور HY 5052 با استفاده از روش دینامیک مولکولی مطالعه شد. مراحل مختلف شبیه سازی از مرحله کمینه کردن، متعادل سازی، پخت و محاسبات خواص مکانیکی به کمک هنگرد دما و فشار ثابت و هنگرد دما و حجم ثابت بر اساس میدان نیروی COMPASS II انجام شد. یافته ها: نتایج شبیه سازی خواص مکانیکی سامانه رزین اپوکسی در دمای 300 کلوین افزون بر تطابق نسبتاً خوب با مراجع تجربی و نظری، بر دقت بیشتر میدان نیروی استفاده شده در این پژوهش (COMPASS II) نسبت به کار پیشین (COMPASS) دلالت دارد. همچنین نتایج حاکی از این است، اضافه کردن تقویت کننده سیلیکون کربید به سامانه رزین اپوکسی، افزون بر افزایش نسبی چگالی، در بهبود خواص مکانیکی از جمله استحکام و سختی و نیز خواص گرمایی سامانه مؤثر است. خواص مکانیکی بهینه سامانه نیز مربوط به درصد های کم نانوذرات سیلیکون کربید است. در نمونه هایی با درصد وزنی بیشتر، با افزایش درصد وزنی، پدیده کلوخگی تشدید شد. در نتیجه، درصد تخلخل افزایش یافت و موجب کاهش خواص مکانیکی و گرمایی سامانه شد. همچنین، بررسی نقش اندازه ذرات بر خواص مکانیکی و گرمایی سامانه نشان داد، با افزایش اندازه ذرات خواص مکانیکی و گرمایی سامانه کاهش می یابد. نانوذرات سیلیکون کربید با سه شکل هندسی متفاوت نیز به سامانه رزین اپوکسی افزوده شد. نتایج نشان داد، خواص مکانیکی سامانه اپوکسی دارای تقویت کننده کروی، به دلیل داشتن نسبت سطح به حجم (0. 6cm-1 ) زیادتر نسبت به حالت استوانه ای (0. 5cm-1) و صفحه ای (0. 26cm-1) بیشتر است.

فرضیه: مونومر متیل استیرن از مشتقات استیرن است که از قرارگرفتن گروه متیل روی گروه بنزنی یا وینیلی به وجود می آید. پلی( متیل استیرن) افزون بر خواص مشابه پلی استیرن دارای خواصی ویژه از جمله چگالی کمتر و دمای انتقال شیشه ای بیشتر نسبت به پلی استیرن است که محدوده دمای عملکری آن را تحت تأثیر قرار می دهد. دانش سینتیک پلیمرشدن امکان ایجاد ساختار پیچیده با روش های مختلف پلیمرشدن را می دهد. هدف اصلی این مقاله بررسی سینتیک پلیمرشدن رایکالی آزاد متیل استیرن (%64 ایزومر متا و %36 پارامتیل استیرن) با استفاده از مدل های مرتبه دوم و سوم و معادله های ممان در محدوده دمایی 140-80 درجه سلسیوس است. روش ها: پلیمرشدن توده گرمایی متیل استیرن در محدوده دمایی 140-80 درجه سلسیوس با روش آمپول انجام شد. درصد تبدیل نمونه ها با روش وزن سنجی و متوسط وزن مولکولی از آزمون سوانگاری ژل تراوشی (GPC) محاسبه شد. مدل سازی پلیمرشدن متیل استیرن از حل معادله های ممان واکنش های موجود در پلیمرشدن با نرم افزار MATLAB، شبیه سازی شد. مدل های ارائه شده برای مرحله آغاز پلیمرشدن شامل دو بخش شروع مرتبه سوم و دوم نسبت به مونومر بود. یافته ها: نتایج نظری به دست آمده از هر دو روش آغاز، با نتایج تجربی به دست آمده با روش وزن سنجی انطباق قابل قبولی نشان داد. همچنین مشخص شد، مدل مرتبه سوم نسبت به مرتبه دوم انطباق پذیری بهتری دارد. نتایج مشابهی برای مدل سازی متوسط های وزن مولکولی به دست آمد. مشخص شد، اثر ژل نسبت به انتقال به مونومر مؤثرتر بوده و این اثر بر متوسط وزنی وزن مولکولی بیشتر از متوسط عددی وزن مولکولی بوده است. از سوی دیگر، مدل پلیمرشدن ایده آل که شامل حذف اثر ژل و ثابت درنظرگرفتن ثابت های سرعت است، انطباق خوبی با نتایج تجربی نشان نداد.

فرضیه: پساب صنایع کاغذسازی با توجه به دارابودن ترکیبات پلیمری نظیر لیگنین، برای محیط زیست و سلامت عمومی مضر است. در این پژوهش، از غشاهای فرافیلترکردن (UF) و الکتروریسی شده (ES) پلی آکریلونیتریل (PAN) برای جداسازی لیگنین پساب کارخانه کاغذسازی استفاده شد. روش ها: برای بهبود فرایند فرافیلترکردن و بهینه سازی عوامل مؤثر بر آن شامل غلظت پساب، فشار و غلظت PVP در برابر شار و پس زنی، روش سطح پاسخ به کار گرفته شد. افزون بر این، از غشاهای ES و نیز ES اصلاح شده با بخار DMF برای جدسازی لیگنین استفاده شد. در نهایت، اثر گرفتگی برای هر سه نوع غشای فرافیلترکردن معمولی، ES و ES اصلاح شده بررسی شد. یافته ها: نتایج نشان داد، غشای UF برای جداسازی لیگنین از پساب عملکرد شایان توجهی دارد. با افزایش غلظت پساب، شار کاهش یافت، اما پس زنی ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. فشار به طور خطی موجب افزایش شار و کاهش پس زنی شد. اما، این افزایش در فشارهای زیاد با سرعت کندتری انجام شد. برای بهبود اثرآب دوستی غشاهای PAN، پلیمر PVP به غشاهای فرافیلترکردن افزوده شد. در نتیجه، شار به طور شایان توجهی افزایش یافت، اما اثر منفی بر پس زنی داشت. در حالت بهینه حداکثر مقدار شار 14. 76L/m2. h و حداکثر مقدار پس زنی برابر %93. 91 به دست آمد. شار غشای ES بیش از دو برابر شار غشای فرافیلترکردن در نقطه بهینه به دست آمد، اما مقدار پس زنی کم بود. برای افزایش مقدار پس زنی، غشای ES با بخار DMF اصلاح شد. زمان 20min بخاردهی، زمان بهینه برای اصلاح بود. در نهایت با آزمون گرفتگی، طول عمر غشاهای تولیدشده مقایسه و مشخص شد، غشای ES بیشترین طول عمر گرفتگی برابر 210min را دارد. غشای ES اصلاح شده دارای طول عمر کمتر بود و در زمان 110min گرفته شد. غشای UF نیز پس از 190min گرفته شد.

فرضیه: در سال های اخیر، مطالعات متعددی درباره شناسایی و تهیه ژل های آلی پلیمری انجام شده است که ژل های جاذب الکل زیرمجموعه این گروه هستند. در این پژوهش، با توجه به اهمیت استفاده از مونومرهای سولفونی برای بهبود مقدار جذب الکل ژل های جاذب الکل بر پایه آکریلیک اسید به دلیل قابلیت جداسازی گروه یونی در حلال های با ثابت دی الکتریک کم مانند اتانول و کاربرد گسترده کربوپل در صنایع پزشکی و دارویی پیوندزنی مونومر سولفون دارشده به عنوان روش اصلاح ذرات میکروژل معرفی شده است. روش ها: در این مقاله، ژل های جاذب الکل با پیوندزنی مونومر سولفون دارشده بر سطح ذرات کربوپل با روش فراصوت دهی تهیه شدند. اثر مقدار مونومر AMPS بر جذب الکل و محلول های نمکی با اندازه گیری تورم بررسی شد. یافته ها: افزایش مقدار مونومر یونی در نمونه های دارای اندازه ذرات یکسان به دلیل داشتن قابلیت جداسازی گروه های سولفونیک اسید باعث افزایش مقدار جذب الکل شد. به طور مثال، برای نمونه دارای %75 مونومر یونی افزایش %13 جذب اتیلن گلیکول و %27 جذب آب نمک در مقایسه با نمونه دارای %25 از این مونومر دیده شد. وجود زنجیرهای پلیمری حاصل از پیوندزنی AMPS بر سطح کربوپل به دلیل حفظ قوام نمونه های متورم موجب افزایش جذب زیر بار نمونه های تهیه شده نسبت به کربوپل شد. زنجیرهای (AMPS)وpoly موجود روی ذرات کربوپل با ایجاد ممانعت فضایی و الکتروستاتیکی به دلیل وجود شاخه های جانبی و بارهای منفی باعث کاهش %48 دمای انتقال شیشه ای نمونه های تهیه شده نسبت به کربوپل شدند. همچنین، اثر پارامترهای فیزیکی مانند اندازه ذرات بر مقدار جذب الکل مطالعه شد. مقدار جذب الکل با افزایش اندازه ذرات نمونه های تهیه شده در مقایسه با کربوپل، به دلیل کاهش سطح تماس ذرات با حلال به طور شایان توجهی کاهش یافت.

فرضیه: رزین های اپوکسی از پرمصرف ترین رزین ها در جهان هستند. عوامل بسیاری روی خواص مکانیکی این خانواده از پلیمرها اثر گذار است که از اثر برخی عوامل مانند فشردگی مولکولی بر خواص مکانیکی این رزین ها نمی توان چشم پوشی کرد. مهم ترین عامل اثرگذار بر فشردگی مولکولی و خواص مکانیکی رزین های اپوکسی پخت شده، ساختار شیمیایی عامل پخت است. در این مقاله، اثر ساختار عامل پخت آمینی آروماتیک بر فشردگی مولکولی و خواص مکانیکی رزین اپوکسی پخت شده بررسی شده است. روش ها: برای پخت رزین اپوکسی از روش مذاب استفاده شد. ابتدا عامل پخت مدنظر، ذوب و سپس رزین اپوکسی به آن اضافه شد. برای مطالعه اثر ساختار عامل پخت، از سه عامل پخت متافنیلن دی آمین (m-PDA)، ارتوفنیلن دی آمین (o-PDA) و 4، 2-دی آمینوتولوئن (2, 4-DAT) استفاده شد. فشردگی مولکولی با استفاده از روش پراش پرتو X و(XRD) مطالعه شد. همچنین، وزن حجمی رزین های پخت شده با روش ارشمیدس اندازه گیری شد. در نهایت، اثر فشردگی مولکولی بر خواص مکانیکی با انجام آزمون کشش بررسی شد. یافته ها: نتایج به دست آمده از آزمون های XRD و خواص مکانیکی نشان داد، فشردگی مولکولی با استحکام مکانیکی رابطه مستقیم دارد و با افزایش فشردگی مولکولی، استحکام کششی نیز افزایش می یابد. با تغییر عامل پخت از m-PDA به o-PDA، فشردگی مولکولی افزایش و در نتیجه استحکام کششی نیز افزایش یافت. با به کاربردن عامل پخت 2, 4-DAT، به علت افزایش ممانعت فضایی در اثر وجود گروه متیل، تراکم مولکولی کاهش و در نتیجه استحکام کششی نیز کاهش یافت.