فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال بیست و هشتم شماره 4 (پیاپی 138، مهر و آبان 1394)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال بیست و هشتم شماره 4 (پیاپی 138، مهر و آبان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/08/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • حمیدرضا صالحی، منوچهر صالحی صفحات 263-276
    در این پژوهش، خواص مکانیکی نمونه های اپوکسی و کامپوزیت شیشه-اپوکسی حاوی درصدهای مختلف نانوذرات تیتانیم اکسید با آزمون های کشش و خمش سه نقطه ای، بررسی دقیق شده است. نتایج آزمون های کشش، برای نمونه های اپوکسی حاوی نانوذرات نشان داد، با اضافه شدن نانوذرات به زمینه، استحکام و مدول یانگ به مقدار محدود افزایش یافته اما کرنش در نقطه استحکام نهایی و کرنش شکست نمونه ها، کاهش یافته است. همچنین، نمونه های نانوکامپوزیت هیبریدی شامل چهارلایه پارچه شیشه E-glass و زمینه اپوکسی حاوی نانوذرات، در دو جهت اصلی و °45 در حالت کشش و خمش بررسی شدند. نتایج آزمون ها حاکی از بهبود زیاد خواص مکانیکی شامل استحکام و مدول یانگ در حالت خمشی و کششی است. خواص نمونه دارای %1 نانوذرات نیز بهتر از سایر نمونه ها بوده و استحکام کششی آن %25/9 برای نمونه در راستای اصلی و %17/9 برای نمونه °45، افزایش یافته است. مدول یانگ در حالت کششی نمونه دارای %1 حجمی نانوذرات نیز افزایش %14/4 را برای نمونه در راستای اصلی و %17/5 را برای نمونه °45 نشان می دهد. این افزایش فقط به دلیل بهبود محدود خواص مکانیکی زمینه کامپوزیت نیست و بررسی دقیق ریزساختار نانوکامپوزیت های هیبریدی نشان می دهد، با افزودن نانوذرات، چسبندگی بین الیاف و ماتریس و سطح تماس الیاف و زمینه، به طور چشمگیر بهبود یافته است. همچنین، بررسی ناحیه شکست نمونه های نانوکامپوزیتی هیبریدی نشان دهنده کاهش مساحت ناحیه تخریب با افزودن نانوذرات به زمینه بوده و رفتار تمام نمونه های شامل نانوذرات، شکننده تر از نمونه های بدون نانوذرات است. در حالی که مقایسه مدول چقرمگی (مساحت زیر نمودار تنش-کرنش) حاکی از افزایش جذب انرژی در نمونه های نانوکامپوزیتی است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت هیبریدی، نانوپلیمر، کامپوزیت شیشه، اپوکسی، فصل مشترک الیاف و زمینه
  • جعفر خادم زاده یگانه*، فاطمه گوهرپی، رضا فودازی صفحات 277-288
    در پژوهش حاضر، اثر نانوذرات کروی بر سینتیک جدایی فاز اسپینودال در آمیخته پلی استیرن(PS)-پلی وینیل متیل اتر (PVME) مطالعه شد. برای مشاهده تغییرات شکل شناسی حین جدایی در پژوهش حاضر، اثر نانوذرات کروی بر سینتیک جدایی فاز اسپینودال در آمیخته پلی استیرن(PS)-پلی وینیل متیل اتر (PVME) مطالعه شد. برای مشاهده تغییرات شکل شناسی حین جدایی فاز نمونه ها از تصاویر میکروسکوپ نوری (TEM) و الکترونی پویشی (SEM) استفاده شده است. برای آمیخته 70/30 PS/PVME در دمای 110 درجه سلسیوس در زمان های اولیه جدایی فاز ساختاری هر دو فاز پیوسته القا می شود که حاکی از سازوکار جدایی فاز اسپینودال است. به دلیل انرژی آزاد زیادی که در سطح مشترک دو فاز در ساختار هر دو فاز پیوسته وجود دارد، این ساختار پایدار نبوده و به شکل شناسی قطره ماتریس شکسته می شود. با ادامه جدایی فاز اندازه قطره ها به طور قابل توجهی بزرگ تر شده و توزیع پهنی از اندازه قطره ها مشاهده می شود. برای مطالعه سینتیک جدایی فاز افزون بر تصاویر میکروسکوپ نوری از آزمون پویش بسامد مدل کشسان در ناحیه گرانروکشسان خطی در زمان های مختلف جدایی فاز استفاده شده است. تصاویرTEM نشان می دهد، نانوذرات آبدوست حین جدایی فاز به طور کامل جذب ترجیحی فازی غنی از PVME می شود که سازگار با پیش بینی رابطه ترمودینامیکی پارامتر خیس شوندگی است. نانوذرات سینتیک جدایی فازی را در کسر حجمی کم %0.5 به مقدار قابل توجهی کاهش داده که با افزایش مقدار نانوذرات به %1 شدت کاهش به طور چشمگیری افزایش می یابد. در کسر حجمی%2، نانوذرات به طور کامل جدایی فاز را متوقف کرده و شکل شناسی کاملا پایدار هر دو فاز پیوسته القا شده با سازوکار اسپینودال تشکیل می شود. تصاویر TEM نشان می دهد، ساختاری فراگیر دوگانه با وجود %2 نانوذرات A200 تشکیل می شود.
    کلیدواژگان: تجزیه اسپینودال، سینتیک، رئولوژی، نانوذرات کروی، محصورشدن
  • آرزو قائم پور، اکرم توکلی، میرکریم رضوی آقجه، مطهره محمدی رودباری صفحات 289-299
    قیر به دلیل داشتن خواص ویژه از قبیل انعطاف پذیری، چسبندگی، آبگریزی و قیمت به نسبت ارزان، از اهمیت و جایگاه ویژه ای در صنایع مختلف برخوردار است. از ضعف های قیر محدودبودن خواص فیزیکی و مکانیکی آن است. از سایر محدودیت های آن می توان به جریان پذیری در دماهای زیاد و ترک برداشتن در دماهای کم اشاره کرد. هدف از انجام این پژوهش، اصلاح خواص قیر تولیدی شرکت نفت پاسارگاد تبریز، مناسب برای شرایط آب و هوای شمال غرب کشور ایران و ارزیابی خواص قیر اصلاح شده است. بنابراین، خواص فیزیکی- مکانیکی، رئولوژیکی و شکل شناسی قیر اصلاح شده با پلیمر EVA و نانوخاک رس کلویزیت 15A مطالعه شد. از دو روش مختلف خوراک دهی در فرایند اختلاط قیر با اصلاح کننده ها استفاده شد. در روش اول پلیمر و نانوخاک رس جداگانه به قیر اضافه شدند. در روش دوم، ابتدا پلیمر و نانوخاک رس داخل مخلوط کن داخلی پیش مخلوط شده و سپس نانوکامپوزیت پلیمر-نانوخاک رس به عنوان اصلاح کننده به قیر در حال اختلاط اضافه شد. نتایج نشان داد، افزودن نانوخاک رس و پلیمر به قیر باعث کاهش پارامتر نفوذ و افزایش دمای نرمی می شود، به طوری که مقدار این تغییرات برای نمونه های تهیه شده از روش مستربچ سازی بیشتر بود. نتایج رئومتری نشان داد، خواص رئولوژیکی نمونه های پیش مخلوط شده بهبود بیشتری یافته است و این نمونه ها رفتار کشسانی نشان دادند. نتایج میکروسکوپ نوری نشان داد، پیش مخلوط سازی پلیمر و نانوخاک رس باعث پراکنش یکنواخت تر فاز پلیمری متورم در داخل بستر قیر شده و نیز سبب پایداری بیشتر شکل شناسی سامانه شد. این آثار به قرارگرفتن احتمالی نانوخاک رس در فصل مشترک دو فاز نسبت داده شد.
  • مرضیه صداقت، رضا یگانی، یونس جعفرزاده، اکرم توکلی صفحات 301-311
    غشاهای پلی وینیلیدن فلوئورید (PVDF) به دلیل استحکام مکانیکی و شیمیایی زیاد و پایداری گرمایی شایان توجه در مقایسه با سایر غشاهای پلیمری کاربرد گسترده ای در فرایندهای میکروفیلترکردن و فرافیلترکردن دارند. مهم ترین روشی که برای ساخت غشاهای PVDF به کار می رود، روش جدایی فاز با القای ضدحلال است. ساختار غشاهای پلیمری تهیه شده به این روش وابسته به عوامل متعددی از جمله ترکیب درصد پلیمر درمحلول اولیه، وزن مولکولی پلیمر، نوع و دمای حمام انعقاد، نوع حلال و نیز وجود افزودنی در محلول اولیه است. در پژوهش حاضر، اثر دمای حمام انعقاد و افزودنی لیتیم کلرید بر ساختار و عملکرد غشاهای PVDF بررسی شد. از نرمال متیل 2-پیرولیدن (NMP) و آب به ترتیب به عنوان حلال و حمام انعقاد استفاده شد. برای تعیین مشخصات غشاهای ساخته شده از روش های گوناگون از جمله تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی پویشی، آزمون استحکام مکانیکی، آزمون تراوایی آب خالص و آزمون تعیین شعاع متوسط حفره ها استفاده شد. همچنین برای تعیین عملکرد غشاها، جداسازی محلول هیومیک اسید به عنوان ماده زیستی شاخص آلاینده در آب های سطحی بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد، در دمای مشخصی از حمام انعقاد، وجود افزودنی LiCl باعث افزایش تعداد و اندازه متوسط شعاع حفره های سطحی غشاها شده و در نتیجه مقدار تراوایی آب خالص افزایش اما استحکام مکانیکی و مقدار پس زنی هیومیک اسید کاهش می یابد. افزون بر این مشاهده شد، در هرغلظتی از لیتیم کلرید افزایش دمای حمام انعقاد باعث کاهش اندازه درشت حفره ها در ساختار غشاها و در نتیجه افزایش مقاومت استحکام غشاها و مقدار پس زنی هیومیک اسید می شود.
    کلیدواژگان: غشای PVDF، افزودنی LiCl، میکروفیلترکردن، جدایی فاز با القای ضدحلال، هیومیک اسید
  • مهدی یدالهی مقصودلو، ثنا فرهودیان صفحات 313-321
    در این مطالعه، روش هم رسوبی برای واردکردن کربوکسی متیل سلولوز (CMC) به داخل هیدروکسیدهای لایه ای دوگانه (LDH) و تهیه نانوکامپوزیت های میان لایه ای CMC-LDHاستفاده شد.نانوکامپوزیت های CMC-LDH از واکنش محلول های آبی مخلوط نمک های فلزات با نسبت M+2 برابر Mg یا Ni به Al+3 برابر 2، با محلول بازی حاوی CMC سنتز شدند. نانوکامپوزیت های تهیه شده با آزمون های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پراش پرتو X، میکروسکوپی الکترونی عبوری (SEM) و تجزیه گرماوزنی (TGA) بررسی شدند. همچنین، رفتار تورمی نانوکامپوزیت های تهیه شده در محلول های آبی با pHهای مختلف بررسی شد. واردشدن زنجیرهای پلیمری کربوکسی متیل سلولوز میان ورقه های هیدروکسیدهای لایه ای دوتایی با طیف سنجی FTIR و آزمون XRDتایید شد. فاصله میان صفحه ها برای Mg-Al-CMC-LDH و Ni-Al-CMC-LDH به ترتیب مقادیر 1/73 و 2/23 نانومتر به دست آمد که آرایش چندلایه ای CMCرا در داخل فضاهای میان لایه ای هیدروکسیدهای لایه ای دوگانه اثبات کرد. آزمون TEMشکل شناسی میان لایه ای شده را برای نانوکامپوزیت ها با نتایج XRD تطابق کامل داشت. بررسی تخریب گرمایی کربوکسی متیل سلولوز و نانوکامپوزیت های CMC-LDH با آزمون گرماوزنی، مقاومت گرمایی بهتر را برای CMC با وجود ورقه های LDH نشان داد. پایداری گرمایی CMC در نانوکامپوزیت ها در حدود 50 و 133 درجه سلسیوس برای Ni-Al-CMC-LDH و Mg-Al-CMC-LDH افزایش یافت. نانوکامپوزیت های به دست آمده رفتار تورمی وابسته به pH را نشان دادند. مقدار تورم نانوکامپوزیت های تهیه شده با افزایش pH از 2 تا 10 به آرامی افزایش یافت و در pHهای بیش از10 افزایش شدیدی نشان داد.
  • مجتبی عباسیان*، موسی پاک زاد، علی رمضانی، کبری نظری صفحات 323-332
    امکان استفاده از پلیمر طبیعی سلولوز به عنوان الیاف طبیعی در کاربرد های صنعتی به دلیل برخی خواص آن از جمله آبدوستی شدید و واکنش پذیری محدود، مشکل است. برای رفع این عیب، سلولوز باید به روش شیمیایی اصلاح شود. از روش های معمول، پیوندزدن مونومرهای سنتزی به سطح سلولوز و کاهش خاصیت آبدوستی آن است. در پژوهش حاضر، پلی آکریلو نیتریل به سلولوز به روش پلیمرشدن رادیکالی انتقال اتم (ATRP) پیوند زده شد. ابتدا، سلولوز در مخلوطی از حلال لیتیم برمید و N،N-دی متیل اتان آمید (N،N-دی متیل استامید) و در مجاورت آکریلوئیل کلرید به سلولوز آکریلات تبدیل شد. سپس، مونومر 1-کلرومتیل-4-اتنیل بنزن (4-کلرومتیل استیرن) با آغازگر آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل به روش پلیمرشدن رادیکال آزاد روی سلولوز آکریلات پیوند زده شد. درنهایت، پلیمر سنتز شده به دلیل داشتن اتم انتقال پذیر (کلر) به عنوان درشت آغازگر برای پلیمرشدن 2-پروپن نیتریل (آکریلونیتریل) از راه ATRP در مجاورت کاتالیزور مس (I) کلرید و لیگاند 2،̍2-بی پیریدین استفاده شد. ساختار مواد سنتز شده با میکروسکوپی الکترونی پویشی، پراش پرتو X، طیف سنجی زیرقرمز و پایداری گرمایی آن با گرماوزن سنجی و گرماسنجی پویشی تفاضلی بررسی شد.
    کلیدواژگان: سلولوز، پلیمرشدن رادیکالی انتقال اتم، آکریلونیتریل، 4، کلرومتیل استیرن، کوپلیمر شاخه ای
  • محسن صادقی، فریبا گنجی*، سید مجتبی تقی زاده صفحات 333-344
    نانوذرات پلیمری زیست سازگار کاربردهای گسترده در مهندسی زیست پزشکی دارند. در پژوهش حاضر، نانوذرات کیتوسان به روش ژل شدن یونی و با درنظرگرفتن دو عامل موثر نحوه افزودن محلول تری پلی فسفات (TPP) به کیتوسان و اعمال شوک دمایی تهیه شدند. با درنظرگرفتن دو متغیر غلظت کیتوسان و غلظت TPP، متوسط اندازه نانوذرات و مقدار بازده تهیه آنها با استفاده از روش پاسخ سطح و طرح مرکب مرکزی بهینه سازی شد. بازده غلظت دو محلول کیتوسان و TPP برای بهینه سازی در پنج سطح، براساس مطالعات پیشین و پیش آزمون های انجام شده به ترتیب بین 0/5 تا 2/5 و 0/25 تا 1/25 معین شد. نانوذرات به دست آمده در شرایط بهینه، با غلظت کیتوسان و TPP به ترتیب 1/25 و 0/6 میلی گرم بر لیتر، دارای متوسط اندازه عددی 54 نانومتر و بازده تهیه %62 بودند. از نظر شکل شناسی، نانوذرات در شرایط بهینه کروی بودند و بار سطحی آنها نیز 31 میلی ولت بود. برای بررسی احتمال خروج نانوذرات کیتوسان از چسب آکریلی مصرفی در سامانه های تراپوستی، نانوذرات نشان دار کیتوسان با استفاده از واکنش بین گروه ایزوتیوسیانات در مولکول فلوئورسین ایزوتیوسیانات (FITC) و گروه آمین نوع اول در کیتوسان تهیه شدند. تشکیل پیوند با دستگاه FTIR تایید شد. متوسط اندازه عددی نانوذرات نشان دار کیتوسان 70 نانومتر به دست آمد. در نهایت نشان داده شد، نانوذرات کیتوسان، بدون روش های افزایش نفوذ، قابلیت خروج را از چسب آکریلی ندارند.
|
  • Hamid Reza Salehi, Manouchehr Salehi Pages 263-276
    Mechanical properties of epoxy and glass/epoxy filled with 0. 25، 0. 5 and 1 vol% of TiO2 nanoparticles have been studied using tensile and three-point bending tests. For the TiO2/epoxy nanocomposites، the results showed that the strength and stiffness were improved، though the strain at ultimate strength point and breaking strain decreased. Moreover، the hybrid nanocomposites composed of 4 layers of woven E-glass fabric and TiO2/epoxy matrix were fabricated and cut onaxis and 45° off-axis by water jet. The results of tensile and three-point bending tests indicated a remarkable improvement in the strength and stiffness that could not be related to the mechanical improvement of the matrix. The samples containing 1 vol% nano TiO2 were improved relative to samples without the nanoparticles. The tensile strength of the on-axis and off-axis samples containing 1 vol% TiO2 increased by about 25. 9% and 17. 9%، in the order given، compared to that of the glass/epoxy specimens. In three-point bending test، the strength of the on-axis and off-axis specimens was improved 26% and 23. 2%، respectively. In addition، the tensile stiffness of the onaxis and off-axis samples containing 1 vol% TiO2 increased، respectively، by about 14. 4% and 17. 5% compared to that of the glass/epoxy specimens. Also for the same on-axis and off-axis samples the three-point bending stiffness increased about 19. 8% and 14. 6%، respectively. The whole investigation on the microstructure of the hybrid nanocomposites illustrated that stronger interfaces between the fiber and TiO2/epoxy matrix were formed and improvement was noticed on mechanical properties of ternary composite compared to those of the fiber/epoxy composites. The analysis of damage zones of hybrid nanocomposites showed that the surface area of the damaged zone declined considerably due to the brittle behavior of TiO2-filled specimens but the area below the stress-strain curve، showing energy absorption during the test، increased.
    Keywords: hybrid nanocomposite, nanopolymer, glass, epoxy composite, fiber, matrix interface
  • Jafar Khademzadeh Yeganeh*, Fatemeh Goharpey, Reza Foudazi Pages 277-288
    The influence of hydrophilic spherical nanoparticles on the kinetics of spinodal decomposition (SD) in PS/PVME (polystyrene/polyvinyl methyl ether) blend was studied. For the PS/PVME 30/70 blend at 110oC a highly interconnected structure was developed in the early stages of phase separation as a characteristic of spinodal decomposition. Due to the presence of highly curved interface between the phases in a co-continuous morphology، a considerable free energy was stored at the interface. Thus، interconnected structure was not in thermodynamic equilibrium and broke up into droplet-matrix morphology. At later stages، droplets grew dramatically and a broad size distribution of droplets was observed. Phase contrast optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) were employed to investigate the morphological evolution of PS/PVME blends during the phase separation. In order to investigate the kinetics of phase separation in the presence of nanoparticles، OM observations and rheological analysis were employed. Nanosilica particles were strongly driven by the thermodynamic forces into the bulk of PVME-rich phase to reduce the free energy of the system during the phase separation، as verified by TEM micrographs and thermodynamic equation. Nanoparticles considerably slowed down phase separation kinetics of SD at a low volume fraction of 0. 5% which was intensified as the volume fraction was increased to 1%. Surprisingly، at 2% nanoparticle loading phase separation was arrested and a stable co-continuous structure induced by SD was formed. TEM images indicated that double percolated structure was induced in the presence of 2% A200 nanoparticles: a network of nanoparticles was induced in the network of PVME-rich phase.
    Keywords: spinodal decomposition, kinetics, rheology, spherical nanoparticles, pinning
  • Arezoo Ghaempour, Akram Tavakoli, Mirkarim Razavi Aghjeh, Motahareh Mohammadi Roodbari Pages 289-299
    Due to the characteristics such as flexibility، adhesion، hydrophobicity and low price، bitumen is used in different construction and insulation industries. The major problem with the bitumen material is its restricted physico-mechanical properties، mainly high temperature rutting and low temperature cracking. The aim of this work was to modify bitumen، produced in Tabriz Pasargad Oil Company، and evaluation of its different properties to make it suitable for the weather conditions of North West of Iran. The physico-mechanical، morphological and rheological characteristics of EVA/Cloisite 15A modified bitumen were studied. Two different feeding instructions were used in the mixing of bitumen with modifiers. In the first method، EVA and Cloisite 15A nanoclay were simultaneously added into the molten bitumen and in the second method، EVA and Cloisite 15A were premixed in an internal mixer before adding the polymer/nanoclay nanocomposite into the molten bitumen. The results showed that addition of nanoclay and polymer into the bitumen، led increased softening point and a decrease in the penetration of base bitumen، in which the extent of changes، was higher for the samples prepared by masterbatch method. The rheological properties of the pre-mixed samples exhibited more improvement and these samples showed more elastic behavior. The results of optical microscopy showed that the pre-mixing of polymer and nanoclay led to a more uniform distribution of the swollen polymer phase at the base bitumen. These samples also showed higher morphology stability than those samples prepared in single step. These effects were related to the probable localization of nanoclay at the interface of the two phases.
    Keywords: modified bitumen, physico, mechanical properties, rheology, morphology, EVA, Cloisite 15A
  • Marzieh Sedaghat, Reza Yegani, Yoones Jafarzadeh, Akram Tavakoli Pages 301-311
    Polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes are widely used in microfiltration and ultrafiltration processes for their excellent mechanical and chemical resistance and thermal stability in comparison with other polymeric membranes. Non-solvent induced phase separation (NIPS) is the most important method by which the PVDF membranes are prepared. The structure of the membranes prepared by NIPS method depends on different parameters including the concentration of the polymer solution، polymer molecular weight، the composition and temperature of coagulation bath، type of solvent and the presence of additives in the initial solution. In the present work، the effects of coagulation bath temperature and LiCl content of the dope solution were studied with respect to the structure and performance of PVDF membranes. N-Methyl-2-pyrrolidone and water were used as solvent and coagulation bath، respectively. A set of analytical techniques including: scanning electron microscopy، mechanical test، pure water permeability and mean pore radius of pores was used to characterize the membranes. Moreover، the separation of humic acid، a main biological contaminant in surface water resources، was studied to determine membranes performance. The results show that at constant coagulation bath temperature، presence of LiCl in the dope solution increased the number as well as the mean pore radius of the pores at the surface of membranes and consequently، pure water permeability of the membranes was increased، whereas، the mechanical strength and humic acid rejection of the membranes were dropped. Moreover، at a constant content of LiCl، increasing the coagulation bath temperature decreased the size of macrovoids so that the mechanical strength as well as humic acid rejection of the membranes was increased.
    Keywords: PVDF membrane, LiCl additive, microfiltration, nonsolvent induced phase separation, humic acid
  • Mehdi Yadollahi, Sana Farhoudian Pages 313-321
    Co-precipitation method was employed for the intercalation of carboxymethyl cellulose (CMC) into layered double hydroxide (LDHs) sheets and preparation of CMC-LDH nanocomposites. CMC-LDH nanocomposites were synthesized by a reaction of basic solution of CMC with the mixed aqueous metallic salt solutions of M2+ (M2+ = Mg and Ni) /Al3+ ratio of 2. The structure and morphology of the synthesized CMC-LDH nanocomposites were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)، X-ray diffraction (XRD)، transition electron microscope (TEM) and thermal gravimetric analysis (TGA). Furthermore، the swelling behavior of the nanocomposites was studied in aqueous solutions of various pH. The intercalation of carboxymethyl cellulose polymeric chains into the LDH sheets was confirmed by FTIR spectroscopy and XRD analysis. The interlayer distance of Mg-Al-CMC-LDH and Ni-Al-CMC-LDH nanocomposites was found to be 1. 73 and 2. 23 nm، respectively. The XRD patterns confirmed a multilayer arrangement of CMC polymeric chains between the LDH sheets. TEM analysis revealed a highly intercalated morphology for the nanocomposites، which was agreed with XRD data. Thermal gravimetric analysis showed a better thermal resistance of carboxymethyl cellulose in the presence of LDH sheets، especially for Mg-Al-CMC-LDH. Thermal stability of CMC in the nanocomposites increased for about 50°C and 133°C for Ni-Al-CMC-LDH and Mg-Al-CMC-LDH، respectively. The obtained nanocomposites revealed a pH-dependent swelling behavior. The swelling of the prepared nanocomposites increased slowly with increasing the pH from 2 to 10. However، their swelling ratio increased sharply in pH values above 10.
    Keywords: bionanocomposite, carboxymethyl cellulose, layered double hydroxide, anionic clays, layered structures
  • Mojtaba Abbasian*, Mousa Pakzad, Ali Ramazani, Kobra Nazari Pages 323-332
    In addition to properties such as biocompatibility and biodegradability، cellulosic natural fibers have a higher strength property than the synthetic polymers and glass fibers. So they are suitable alternatives to synthetic and glass fibers. However، cellulose is highly hydrophilic and has low reactivity. Therefore، its industrial applications are limited. To overcome such drawbacks، the chemical modification of the cellulose structure is necessary. Graft copolymerization، a commonly used method for the modification of polymer surfaces، can be applied as an important tool for modifying the physical or chemical properties of polymers. By grafting hydrophobic polymer chains onto the cellulose fiber surface، the hydrophilicity of the cellulose can be altered. In this project، polyacrylonitrile was grafted onto cellulose surface by atom transfer radical polymerization (ATRP) technique. In the first step، the reaction of OH cellulosic groups with acryloyl chloride in the LiBr/N،N-dimethyl acetamide mixture was carried out to form pendant double bonds and yield water soluble cellulose acrylate. Then، 4-chloromethyl styrene in the presence of toluene was grafted onto the unsaturated group via free radical polymerization and using azobisisobutyronitrile as the initiator. Finally، the synthesized cellulose-graft-polychloromethyl styrene having a transferable atom (Cl) for the polymerization of acrylonitrile in THF and in the presence of copper (I) chloride /2،2’-bipyridine as a catalyst system was used as an ATRP macroinitiator to prepare the cellulose-graft-polychloromethylstyrene-graftpolyacrylonitrile terpolymer. The products were characterized by scanning electron microscopy، X-ray diffraction and FTIR spectroscopy and their thermal stability was investigated by the thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry.
    Keywords: cellulose, atom transfer radical polymerization (ATRP), acrylonitrile, 4, chloromethyl styrene, graft copolymer
  • Mohsen Sadeghi, Fariba Ganji*, S. Mojtaba Taghizadeh Pages 333-344
    Biocompatible nanoparticles are widely used in biomedical engineering. In this study، chitosan nanoparticles were prepared using ionic gelation method in view of two determining factors namely method of adding chitosan into the tripolyphosphate (TPP) solution and thermal shock application. With regard to the concentration of chitosan and TPP solutions as two variables، the mean particle size of chitosan nanoparticles and their preparation yield were optimized using response surface method. According to previous studies and some preliminary experiments، the chitosan and TPP solution concentration ranges were determined to be 0. 5-2. 5 mg/mL and 0. 25-1. 25 mg/mL، respectively. The optimum values of 1. 25 mg/mL and 0. 6 mg/mL were obtained for chitosan and TPP solution concentrations in the order given. The optimized response value for the chitosan nanoparticles size was found to be 54 nm and preparation yield was 62%. The Zeta potential of resulting spherical nanoparticles was around 31 mV. Chitosan-fluorescein isothiocyanate (FITC) polymer was prepared based on the reaction between isothiocyanate functional group of FITC and primary amine functional group of chitosan. FTIR analysis was performed to demonstrate the presence of new bond formation. Labeled chitosan nanoparticles were prepared in the optimized condition using chitosan-FITC polymer. The release behavior of the labeled chitosan nanoparticles from transdermal patches was evaluated. The mean size of chitosan-FITC nanoparticles was determined to be 70 nm. Finally، it was shown that the chitosan nanoparticles were not able to release from acrylic adhesive film without using a method to speed up their diffusion.
    Keywords: chitosan, ionic gelation, labeled nanoparticles, optimization, transdermal drug delivery