فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی و یکم شماره 1 (پیاپی 153، فروردین و اردیبهشت 1397)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی و یکم شماره 1 (پیاپی 153، فروردین و اردیبهشت 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/02/13
  • تعداد عناوین: 7
|
  • پژوهشی
  • حمیدرضا آمدی*، مسعود آقاجانی صفحات 3-14
    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.
    کلیدواژگان: غشای ماتریس ترکیبی، نانوکامپوزیت، جداسازی گاز، ساختار آلی فلزی، آمینوسیلان
  • جلیل جاودانی بافکر، راضیه جلال *، نوید رمضانیان، مرجان طغرایی صفحات 15-26
    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.
    کلیدواژگان: مزدوج پلی(استیرن-مالئیک انیدرید)-اسپرمین، مقاومت آنتی بیوتیکی، سیپروفلوکسازین، سفتازیدیم، انتروکوکوس فکالیس
  • خدیجه دیده بان*، سید حمید حسنی مقدم، جعفر عظیم وند صفحات 27-41
    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)Poly، به عنوان جاذب برای رنگ بری پساب دارای رنگینه بازی قرمز 46 (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 موثر بر فرایند رنگ بری همچون pH، مقدار جاذب، غلظت ماده 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 %94.4 به %63.3 کاهش می یابد. مقدار درصد تورم هیدروژل (AA-co-AM)Poly و رابطه آن با تغییرات pH بررسی شد. بیشترین درصد تورم در محیط قلیایی و در pH برابر با 8 مشاهده شد.
    کلیدواژگان: پلی آکریلیک اسید، پلی آکریل آمید، بازی قرمز 46، هم دمای جذب، سینتیک جذب
  • محدثه لطیفی، جلیل مرشدیان*، فرود عباسی سورکی صفحات 43-55
    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 تقریبا 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.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پلی اولفین الاستومر، سیلیکون کاربید، خاک رس، خواص
  • مسعود بابااحمدی، محمد سبزی*، اسماعیل قاسمی صفحات 57-68
    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 تایید 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.
    کلیدواژگان: پلی(وینیل استات)، پلی(لاکتیک اسید)، آمیخته سازی، خواص مکانیکی، پلیمر دارای حافظه شکلی
  • مهدی حاجی باقریان، محمد کرابی*، فرود عباسی سورکی، حامد عزیزی صفحات 69-79
    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.
    کلیدواژگان: پلی اولفین الاستومر، نشاسته، سازگارکننده، شکل شناسی، زیست تخریب پذیری
  • احسان نظرزاده زارع *، مسلم منصور لکورج، جعفر علیزاده فرمی صفحات 81-92
    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 موثر 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.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت زیست سازگار، پلی(N-وینیل پیرولیدون-کو-مالئیک انیدرید)، سبوس برنج، حذف رنگینه رودامین B سینتیک
|
  • Hamidreza Amedi *, Masoud Aghajani Pages 3-14
    Hypothesis: The separation of carbon dioxide from methane is an important process in chemical industry and gas refineries from both economic and environmental perspectives. The conventional method for natural gas sweetening involves physical absorption by amines, but it has high operational cost. In this study, dual-layer mixed-matrix membranes based on poly(ether-b-amide), with trade name Pebax, containing zeolitic imidazolate frameworks-8 (ZIF-8) nanoparticles were synthesized and dispersed within the polymer matrix for separation of carbon dioxide/methane gas mixtures
    Methods
    To improve the distribution and compatibility of the nanoparticles in the polymeric matrix, the particles were modified by (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES). The modified nanoparticles were characterized and examined using XRD, FTIR, and BET. The supporting polyether sulphone (PES) sublayer was synthesized by solution casting and wet phase separation methods. The optimum thickness of this layer in the casting solution stage was found to be 200 μm. The selective Pebax/ZIF-8 layer was subsequently formed by dry phase separation method. To compare and evaluate the effect of nanoparticles on gas separation performance, some mixed matrix membranes were synthesized with different nanoparticles loadings. The permeability test was performed toward carbon dioxide and methane gases.
    Findings: The mobility of polymer chain increased with the presence of ZIF-8 particle. With increasing ZIF-8 loading in the mixed matrix up to 40 wt%, the selectivity and gas permeability changed to 10.6 and 169 Barrer, respectively. APTES-modified particles showed the best performance. The bond between silane agent and the particle surface led to higher compatibility of particles in the polymeric matrix. The presence of APTES-modified particles also increased the selectivity and permeability at the same time. At 40% wt loading, the permeability and selectivity of carbon dioxide significantly increased to 925 Barrer and 16, respectively. Also, the selectivity reduction was about 34% in a 1:1 molar mixture of carbon dioxide and methane.
    Keywords: mixed matrix membrane, nanocomposite, gas separation, metal-organic structure, amino silane
  • Jalil Javedani Bafekr, Razieh Jalal *, Navid Ramzanian, Marjan Toghraei Pages 15-26
    Hypothesis: In the past decades, the increasing resistance to antibiotics among some nosocomial infection pathogens has been one of the largest challenges of human health. One of the ways to reduce antibiotic resistance in bacteria is the combination use of cationic polymers with antibiotics. Poly(styrene-alt-maleic-anhydride) (PSMA) is an alternative biodegradable copolymer which can react with bioactive agents such as alkyl amines through a ring-opening reaction. In this study, for the first time, the antibacterial activity of poly(styrene-alt-maleic-anhydride) (PSMA) conjugated with spermine (Spm-PSMA) and its influence on resistance of Enterococcus faecalis to ceftazidime and ciprofloxacin antibiotics have been investigated.
    Methods
    Spm-PSMA was synthesized by reaction of PSMA with spermine in the presence of triethylamine catalyst under argon atmosphere at room temperature and characterized by FTIR and DSC. The antibacterial activity of Spm-PSMA was evaluated against two nosocomial infective bacteria, Enterococcus faecalis (E. faecalis) and Acinetobacter baumannii (A. baumannii) by two-fold microdilution method. Its ability to reduce the resistance of E. faecalis to the ciprofloxacin (CP) and ceftazidime (CAZ) antibiotics, active oxygen species (ROS) levels and morphological changes in acidic conditions was evaluated.
    Findings: The glass transition temperature of Spm-PSMA (197°C) is higher than that of PSMA (164°C) due to intermolecular hydrogen bonding. Spm-PSMA reduces the growth of Gram-positive E. faecalis in a dose-independent manner, whereas it has no significant antibacterial activity against Gram-negative A. baumannii in acidic condition. E. faecalis susceptibility to ceftazidime and ciprofloxacin antibiotics is increased in the presence of Spm-PSMA at pH 5.5. The SEM results show that Spm-PSMA alone and in combination with antibiotics causes the transformation of E. faecalis cells from coccoid to coccobacilli shape. The results of this study show that Spm-PSMA is a biocompatible polymer with antibacterial activity and antibiotic sensitivity against E. faecalis bacteria.
    Keywords: poly(styrene-alt-maleicanhydride) conjugated with spermine, antibiotic resistance, ciprofloxacin, ceftazidime, Enterococcus faecalis
  • Khadijeh Didehban*, Seyyed Hamid Hasani Moghaddam, Jafar Azimvand Pages 27-41
    Hypothesis: The removal of dyes using polymers with different functional groups is of great concern in environmental applications. Polymeric adsorbents, particularly hydrogels, through formation of polymer complexes by electrostatic attraction and hydrogen bonding have the ability to remove dyes. The hydrogels of polyacrylic acid (PAA), polyacrylamide (PAM) and poly(acrylic acid-co-acrylamide) (poly(AA-co-AM)) were used as adsorbents for basic red 46 (BR 46) dye removal from wastewater.
    Methods
    All three hydrogels were prepared through radical polymerization mechanism by N'-N-methylene-bis(acrylamide) in water. Hydrogel adsorbents were investigated using SEM, FTIR spectroscopy, and TGA-DTG analysis. In order to study the bleaching characteristics of adsorbent, the factors affecting bleaching process such as pH, adsorbent dosage, dye concentration, and contact time were investigated.
    Findings: The results showed that pH increase, adsorbent dosage, and contact time had direct impact on bleaching and the concentration of dye had a reverse relationship with it. In addition, the physical and chemical properties in removal of cationic dye of BR46 conformed well to Langmuir isotherm model and the experimental data followed the pseudo-second-order kinetic model well. In evaluation of the reusability of the adsorbent it was shown that after 5 cycles of the absorption/desorption test, the hydrogel absorption capacity decreased from 94.4% to 63.3%. The swelling test of poly(AA-co-AM) hydrogel and its dependence on pH changes revealed its highest percentage of swelling in alkaline environment at pH value of 8.
    Keywords: polyacrylic acid, polyacrylamide, basic red 46, adsorption isotherms, adsorption kinetics
  • Mohadeseh Latifi, Jalil Morshedian*, Foroud Abbassi-Sourki Pages 43-55
    Hypothesis: Polymer nanocomposites have found enormous applications owing to superior physical and mechanical properties such as modulus, strength and barrier behaviour, etc. Contrary to polymer microcomposites, polymer nanocomposites benefit from lower density and being less problematic in processing. In this study, nanocomposites of polyolefin elastomer (POE)/nanosilicon carbide (SiC) and polyolefin elastomer/nanoclay with different percentages of nanoparticles were prepared using melt mixing method in the presence of vinyltriethoxy silane as interfacial modifier.
    Methods
    Nanocomposite samples were prepared in a Brabender internal mixer using a roller mixing equipment. The fill factor was selected as 0.75. The mixing was carried out at a speed of 60 rpm at 120°C. The resulting nanocomposites were then subjected to various tests to investigate their physical, mechanical and rheological properties.
    Findings: Sheet-like nanoclay particles have higher aspect ratio compared to spherical nanoSiC particles. Nevertheless, the results indicated that POE/SiC nanocomposites had higher tensile strength and elongation-at-break compared to nanoclay-reinforced composites. This was attributed to higher interactive efficiency between SiC nanoparticles and POE matrix. The moduli of nanocomposites at similar content of nanoparticles showed the same values regardless of the type of nanoparticles. Higher rheological properties were observed for nanoclay nanocomposites, though; the amount of increase was lower than those reported in literature. Morphology investigations of SiC and clay nanocomposites exhibited a comparable degree of dispersion of nanoparticles for both types of nanocomposites at similar compositions. Thermal properties of nanocomposites were studied by thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry. The results showed that the melting temperature and degree of crystallinity of both types of nanocomposites decreased with increasing nanoparticles content; however, the observed decrement was higher for POE/SiC nanocomposites. Thermal stability of POE/clay nanocomposites was higher, which could be attributed to the nanoparticle geometry.
    Keywords: nanocomposites, polyolefin elastomer silicon carbide, clay, properties
  • Masoud Babaahmadi, Mohammad Sabzi *, Ismaeil Ghasemi Pages 57-68
    Hypothesis: Shape memory polymers (SMPs) are intelligent materials that can be set into temporary shape and return to their permanent (original) shape when an external stimulus is applied. Poly(vinyl acetate) (PVAc) is a low cost biopolymer. However, its use in biomedical applications, especially as an SMP, is limited due to its low modulus and strength. On the other hand, poly(lactic acid) (PLA) is a biodegradable polymer with robust structure. Hence, blending of these two polymers can improve mechanical properties as well as shape memory behavior of PVAc.
    Methods
    a series of shape memory materials were prepared through blending of PVAc and PLA through solution mixing method using chloroform as solvent.
    Findings: Microstructure of the prepared samples studied by X-ray diffraction spectroscopy (XRD) and atomic force microscopy (AFM), indicated that the components of the blends were favorably compatible. Moreover, dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and tensile test showed that the blending of these compatible biopolymers led to improvement in tensile strength and modulus of PVAc. Finally, the shape memory experiments revealed that the PVAc/PLA blends exhibited improved shape memory behavior as compared with their parent polymers. For instance, by incorporation of 30 wt% PLA into PVAc, the shape recovery increased from 75.4 to 91.5%. The improvement in the shape recovery was assigned to higher stored elastic energy in the blends as compared with that in neat polymers, which provided a larger driving force for corresponding quick and almost complete shape recovery. This procedure may open an avenue to fabricate SMPs through a simple blending method to be applied in different biomedical areas.
    Keywords: poly(lactic acid), poly(vinyl acetate), blending, mechanical properties, shape memory polymer
  • Mehdi Haji Bagherian, Mohammad Karabi *, Foroud Abbassi-Sourki, Hamed Azizi Pages 69-79
    Hypothesis: Biodegradable polymer blends in comparison to petroleum-based polymers consume less energy in the production process, and do not produce environmental pollution due to their renewable sources. One of these biodegradable blends is polyolefin elastomer/starch (POE/S) blend. In this study, the effect of composition ratio of polyolefin elastomer/starch on properties such as mechanical, morphology, rheology and biodegradability properties of the blend were investigated. Because of non-polar microstructures of POE and polar starch, a polyolefin elastomer/maleic anhydride copolymer (POE-g-MAH) was used to improve their compatibility.
    Methods
    Blends of polyolefin elastomer and starch were prepared in presence of POE-g-MAH as synthetic compatibilizer with a Brabender internal mixer. The concentration of POE-g-MAH was fixed at 10 wt% and the content of starch in both binary and ternary blends was varied between 0 wt% and 55 wt%.
    Findings: The results showed changes in the tensile, hardness, SEM micrographs, and void increasing after exposing the blends to fungi for three months at room temperature. To examine the compatibility of the blends, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used. The observations of the scanning electron micrographs of polymer blends showed that by increasing the amount of starch from 15 to 55 wt%, the size of the dispersion phase increased; though it was reduced by adding 10 wt% of POE-g-MAH in the polymer blends. The rheology tests were carried out using rheometrics mechanical spectrometry (RMS) and the results indicated an increase in the complex viscosity, loss modulus and storage modulus after the addition of the compatibilizer into the blend. By adding starch to POE in the blend, the tensile strength and elongation-at-break decreased. The comparison between the blends with and without compatibilizer showed higher tensile strength and elongation-at-break for the blends with compatibilizer. The biodegradation experiments for the blend with 15 wt% of starch showed that the degradation of blend composition was negligible, but with higher starch content, the degradation rate increased and the blend with compatibilizer showed less degradation than the blend without compatibilizer.
    Keywords: polyolefin elastomer, starch, compatibilizer, morphology, biodegradability
  • Ehsan Nazarzadeh Zare *, Moslem Mansour Lakouraj, Jafar Alizadeh Feremi Pages 81-92
    Hypothesis: Currently, the dyes/heavy metal ions contamination of wastewater is the most important environmental problem throughout the world. Up to now, many techniques such as ion exchange, precipitation, adsorption, and membrane processes have been employed to remove dyes/heavy metal ions from water. Among them, adsorption is a simple and inexpensive technique for the removal of dye contaminations. The aim of the current work is the development of a low cost material based on hydrolyzed poly(N-vinylpyrrolidone-co- maleic anhydride) and rice husk as an effective adsorbent for Rhodamine B (RB) removal. The adsorption studies on the synthesized nanocomposite were carried out under different conditions, including, pH of solution, contact time, nanocomposite dosages and initial dye concentrations. Furthermore, the kinetic and thermodynamic studies of the adsorption data were examined.
    Methods
    Hydrolyzed poly(N-vinylpyrrolidone-co-maleic anhydride)/rice husk nanocomposite was prepared by a two-step method. In the first step, the poly (N- vinylpyrrolidone-co-maleic anhydride)/rice husk nanocomposite was synthesized through in-situ radical polymerization technique using benzoyl peroxide as initiator. In the second step, the hydrolyzed poly(N-vinylpyrrolidone-co-maleic anhydride) /rice husk nanocomposite was prepared through hydrolysis using sodium hydroxide solution (2 N).
    Findings: The prepared nanocomposite was characterized by FTIR, XRD, SEM and TGA. The SEM images showed that the nanocomposite had a particle size between 50-100 nm and the XRD patterns revealed an amorphous structure. The results demonstrated that more than 88% of RB was removed by a nanocomposite synthesized under the conditions of pH 8, 70 mg adsorbent, 40 mg/L dye concentration and 180 min contact time. Furthermore, the experimental data showed a good agreement with Freundlich isotherm and pseudo-second order kinetic models.
    Keywords: biocompatible nanocomposite_poly(N-vinylpyrrolidone-co-maleic anhydride)_rice husk_Rhodamine B removal kinetics