تثبیت کربن دیوکسید (co2) به یک ترکیب آلی مناسب، یک فرایند جذّاب و مهم برای استفاده موثر از منابع کربن و رفع مشکلات زیست محیطی است. co2 می تواند به راحتی وارد حلقه اکسیرانی ترکیبات اپوکسی دار شده و کربنات حلقوی ایجاد کند. این واکنش به صورت کمّی و با استفاده از کاتالیسیت هایی مانند نمک های آمونیوم کواترنری و نمک های فلزات قلیایی به-صورت کمّی و تحت فشار محیط قابل اجرا است. واردسازیco2 به گروه های اپوکسی در یک زنجیر پلیمری نیز اجرا شده است. هدف از انجام این پروژه ، اصلاح خواص فیزیکی و مکانیکی رزین های آکریلاتی بر پایه گلیسیدیل متاکریلات از طریق تثبیت تیدیل گروه های اپوکسی به کربنات های حلقوی پنج تایی بود. امّا پیش از آن، دریافتیم که ابداع یک روش ارزان، اسان و در دسترس برای تعقیب واکنش با گروه اپوکسی و تعیین بازده تثبیت و ترکیب درصد پلیمرها ضروری است. برای رسیدن به این هدف، تعقیب واکنش تثبیت co2 به کوپلیمر متیل متاکریلات (mma)-گلیسیدیل متاکریلات(gma) با استفاده از روش های طیف سنجی (1h-nmr و ftir ) و شیمیایی (آنالیز عنصری و تیتراسیون)، انجام شد. از نقطه نظر مقایسه ای، روش 1h-nmr و تجزیه عنصری به عنوان دقیق ترین روش ها برای تعقیب فرایند واکنش تثبیت co2 شناخته شدند. از آنجایی که تیتراسیون یک روش خیلی ارزان، آسان و در دسترس می باشد، و با در نظر گرفتن جنبه تعادل قیمت به دقّت ، به عنوان مطلوب ترین روش شناخته شد. co2 با درصدهای مختلف تثبیت وارد ترپلیمر بوتیل آکریلات-متیل متاکریلات-گلیسیدیل متاکریلات (ba-mma-gma) شد و اثر بازده تثبیت co2 روی خواصّ پوشش های آکریلیک (به صورت پخت نشده و پخت شده) مطالعه شد. نتایج نشان داد که در نمونه های پخت نشده، افزایش بازده تثبیت co2 موجب افزایش tg، سختی، چسبندگی، مقاومت در برابر جذب آب، مدول و استحکام کششی شد، امّا با افت خواصّی مانند ازدیاد طول در نقط? شکست و مقاومت گرمایی همراه بود. برای فیلم های پخت شده نیز افزایش بازده تثبیت co2، سبب افزایش tg، سختی، چسبندگی و مقاومت گرمایی شد، اما پخت رزین ها باعث کاهش مقاومت در برابر جذب آب شد. همانطور که در بالا اشاره شد، واردسازیco2 به گروه های اپوکسی در یک زنجیر پلیمری و تشکیل گروه کربنات حلقوی پنج تایی اجرا شده است، ولی نیاز به مراحل متعدد بوده است. از این دیدگاه، به منظور تهیّه کوپلیمرهای دارای گروه کربنات حلقوی، یک روش سریع تر و اقتصادی تر متشکل از تثبیت co2 همزمان با کوپلیمرشدن gma با مونومرهای وینیلی (mma، ba و st) تحت جوّ co2 (فشار 1 اتمسفر)، ایجاد کردیم. سپس، خواص حرارتی کوپلیمرهای حاصل بررسی شد.

استفاده از رس های اصلاح شده در پلیمرها به منظور دستیابی به خواص برتر مکانیکی، حرارتی، نوری و... در چند سال اخیر به شدت توسعه یافته است. اصلاح رس را می توان توسط عوامل شیمیایی کوچک مولکول نظیر ترکیبات آلکیل آمونیوم یا پلیمرهای بلندزنجیر مناسب انجام داد. ترکیبات آلکیل آمونیوم یا سایر کوچک مولکولهایی که برای اصلاح ساختاری رس استفاده می شوند عمدتاً سمّی هستند و به ویژه برای کاربردهای پزشکی نامناسب اند. در نتیجه، استفاده از پلیمرهای نانوکامپوزیتی تهیه شده با استفاده از اصلاحگرهای متداول ( آلکیل آمونیومها و آلکیل آمینها) برای کاربردهای پزشکی مناسب نیستند. در این پروژه، از بیوپلیمر زیست سازگار کیتوسان به عنوان بین لایه ای کننده (intercalant) استفاده شد. کیتوسان بیوپلیمری است که در ph های زیر 7، دارای تعداد زیادی گروههای کاتیونی در طول زنجیر خود است. این ویژگی، کیتوسان را قادر می سازد در میان لایه های سیلیکاتی بنتونیت و مونتموریلونیت، که سطح آنها دارای بار منفی است، جذب و وارد شود. ورود کیتوسان به میان لایه های سیلیکاتی رس سبب افزایش فاصله میان لایه ها و در نتیجه فرآیند بین لایه ای شدن intercalation)) می شود. در این پروژه راهکار جدیدی برای این فرآیند در زمان بسیارکوتاهتر از معمول، با استفاده همزمان از ریزموج(microwave) و فراصوت(ultrasound) ارایه شد. اثر عواملی نظیر نسبت رس/بین لایه ای کننده، زمان واکنش و جرم مولکولی کیتوسان. بررسی شد. نمونه بهینه در نسبت کیتوسان به رس برابر با 4 ، جرم مولکولی 280000 گرم/مول کیتوسان و زمان واکنش 9 ساعت حاصل می شود. فاصله میان لایه های رس تا 24 انگستروم در رس های اصلاح شده افزایش یافت.آزمون سمیت شناسی سلولی(cytotoxicity) بر رسهای اصلاح شده با کیتوسان بررسی و زیست سازگاری آنها ارزیابی شد. آزمون کشت سلولی، زیست سازگاری رس زیست اصلاح شده را نشان می دهد. رس زیست اصلاح شده (biomodified clay) قابلیت استفاده در انتقال ژن، انتقال دارو، مهندسی بافت و نانوکامپوزیتهای پلیمری قابل استفاده در صنایع پزشکی را دارد. رس زیست اصلاح شده در صنایع غذایی و کشاورزی نیز قابل استفاده است. تهیه هیدروژلهای نانوکامپوزیتی، دستیابی به خواص مکانیکی برتر را که در بسیاری از کاربردها به ویژه پزشکی مورد نظر است، امکان پذیر می سازد. در بخش دوم پروژه، هیدروژلهای نانوکامپوزیتی متشکل از 2-اکریلامیدو-2- متیل پروپان سولفونیک اسید اصلاح شده با کیتوسان-رس با روش پلیمرشدن درجا (in-situ polymerization) تهیه شد. خواص مکانیکی و گرمایی این هیدروژل نانوکامپوزیتی پیشرفت قابل ملاحظه ای در مقایسه با پلیمر متناظر غیر کامپوزیتی داشت. خواص رسهای اصلاح شده و هیدروژلهای نانوکامپوزیتی ساخته شده با استفاده از دستگاههای گرما وزن سنجی، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپی الکترونی عبوری، ریومتری و آنالیز حرارتی-مکانیکی دینامیکی بررسی شد. در نسبت 6 درصد رس اصلاح شده با کیتوسان، هیدروژل نانوکامپوزیتی بهینه حاصل می شود. درصد های بیشتر رس سبب ایجاد مزاحمت برای واکنش می شود و شبکه هیدروژلی ناقص تری شکل می گیرد. آزمونهای ریولوژیکی و آنالیز حرارتی-مکانیکی دینامیکی، بهبود خواص مکانیکی هیدروژل نانوکامپوزیتی در مقایسه با پلیمر خالص متناظر را نشان داد. بهبود استحکام ژل و خواص مکانیکی تا نسبت وزنی 6 درصد رس مشاهده می شود. خواص تورمی هیدروژلها در محلولهای مختلف نمکی و ph های متفاوت بررسی شد. رفتار گرمایی هیدروژلها در دما و زمانهای متفاوت بررسی و مکانیسم های جدیدی برای تخریب اتصالات عرضی ارایه شد. راهکار جدیدی نیز برای ردیابی شکست اتصالات عرضی توسط آزمونهای تورمی و ریولوژیکی ارایه شد. هیدروژلهای نانوکامپوزیتی، در برابر گسستگی حرارتی اتصالات عرضی از خود پایداری نشان می دهند. خواص انتقال فازی هیدروژلهای نانوکامپوزیتی در حلالهای مختلف بررسی شد. این هیدروژلها ظرفیت جذب و تورم در حلالهایی (مانند اتانول و متانول) را دارند که عموماً سایر هیدروژلها در آنها منقبض می شوند. هیدروژل پلی(2-اکریلامیدو-2- متیل پروپان سولفونیک اسید) - مونتموریلونیت اصلاح شده با کیتوسان، برای سامانه های رهایش دارو خوراکی، جذب رنگدانه و فلزات سنگین، جذب الکل و ساخت حسگرها قابل استفاده است.

یکی ازاهداف اساسی در تهیه سوپرجاذب ها، بهبود استحکام مکانیک پایین هیدروژل ها درحالت متورم است.سوپرجاذب ها باید درهنگام سرویس دهی درکاربردهای بهداشتی، قوام و استحکام کافی ومناسب داشته باشند. ازآنجاکه وقتی سوپرجاذب تحت باریا فشارقرارمی گیرد ظرفیت جذب آن کم می شود، کمیتی موسوم به جذب تحت بار (aul) یا جذب تحت فشار برای آن ها تعریف شده است. بخش عمده ای از پژوهش های حوزه سوپرجاذب، صرف افزایش جذب تحت بار شده است و البته، اغلب هر اقدامی در این جهت، با اُفت جذب آزاد همراه بوده است. این اُفت، اهمیت چندانی ندارد، زیرا جذب آزاد، ظرفیت جذب واقعی نیست و در اکثر کاربردها، سوپرجاذب در حالی که تحت فشار است باید محلول آبی را جذب کند[1]. برای افزایش استحکام یک هیدروژل، راه های متعددی وجود دارند که یکی از آنها وارد کردن عامل آب گریز به ساختار سوپرجاذب است[2]. طبیعی است که با افزایش غلظت عامل شبکه ساز می توان به این امر مهم دست یافت. ولی باید توجه کرد که افزایش درصد شبکه ای شدن به قیمت کاهش ظرفیت جذب هیدروژل تمام می شود. از سوی دیگر، ظرفیت تورمی هیدروژل های یونی وسوپرجاذب هابه شدت به مقدارقدرت یونی در محیط تورمی بستگی دارد. با افزایش قدرت یونی محیط، فشار اسمزی، و به تبع آن ظرفیت تورمی هیدروژل کاهش می یابد، تاجایی که هیدروژل درغلظت های بالای نمک، رسوب می کند. اگرنمک حاوی یون های چندظرفیتی باشد، اثرنمک بسیارقوی تروآشکارترخواهدبود[3]. بررسی ها نشان می دهد که وارد کردن عامل آب گریز به ساختار سوپرجاذب، تاثیرات متفاوتی بر روی میزان تورم آن در آب نمک بر جای می-گذارد.که بستگی به عواملی از جمله نوع و میزان عامل آب گریز و نحوه توزیع آن در بین زنجیر های پلیمری دارد[4]. ازسوی دیگرسوپرجاذب بهداشتی لازم است تا ادرار وخون را به سرعت جذب کند. نتایج و بررسی ها نشان داده است که وارد کردن عامل آب گریز بر روی سرعت تورم آن نتایج جالبی را بر جای می گذارد [5]. افزون بر آن، در محیط کاربرد، سوپر جاذب ها بایستی قابلیت جلوگیری از رشد و تکثیر باکتری ها را داشته باشند تا از بیماری های عفونی و بوهای نامطبوع جلوگیری شود [6]. استفاده از سامانه هایی که هر دو گروه آب دوست و آب گریز را دارا باشند، منجر به تعدیل در درجه تورم و نفوذ عامل تورم می شود. همچنین چگونگی و مقدار نفوذ مولکول های آب در شبکه سوپرجاذب، بستگی به ساختار شیمیایی و توزیع مونومر های آب گریز در بین زنجیر های پلیمری دارد. زمانی که غلظت مونومر آب دوست زیاد باشد یک کاهش لحظه ای در سرعت جذب و جذب تعادلی مشاهده می شود [4]. با توجه به مطالعات و بررسی های انجام شده، در پروژه حاضر، استفاده از عوامل ضد باکتری که قابلیت مبارزه با میکروارگانیسم ها و از بین بردن آن ها را دارد در دستور کار قرار گرفت. همچنین با توجه به اینکه وجود گروه های آلکیلی بلند زنجیر در ساختار عامل ضد باکتری هم باعث بهبود خاصیت ضد باکتری شده [7] و همچنین باعث تاثیرات جالبی در ظرفیت تورمی سوپر جاذب ها شده است، در این پروژه ما از نمک آمونیوم چهارتایی ستیل تری متیل آمونیوم برمید(ctab) استفاده کردیم که دارای گروه آلکیلی بلند زنجیر در ساختار خود است. واکنش اصلی موردنظر در این پروژه، یک واکنش تبادل یونی بین نمک آمونیوم(ستیل تری متیل آمونیوم برمید) و یون سدیم موجود در ساختار سوپر جاذب است که به عنوان یون مخالف محیط کربوکسیلات در ساختار سوپر جاذب نگه داشته شده است. در پروژه حاضر به بررسی سه عامل زمان واکنش، مقدار عامل ضد باکتری ( عامل اصلاح کننده سطح؛ ctab ) و نیز میزان درصد آب در مخلوط حلال بر روی ظرفیت تورمی سوپرجاذب پرداخته شده است. همچنین به توزیع عامل ضد باکتری در بستر شبکه سوپرجاذب پرداخته شده است. در نهایت میزان فعالیت ضد باکتری نمونه اصلاح شده در این واکنش مورد بررسی قرار گرفته است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.