فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال بیست و نهم شماره 1 (پیاپی 141، فروردین و اردیبهشت 1395)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال بیست و نهم شماره 1 (پیاپی 141، فروردین و اردیبهشت 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/03/02
  • تعداد عناوین: 7
|
  • فرزاد لاهوتی فرد، محمد ایمانی*، علی اکبر یوسفی صفحات 3-14
    برهم کنش میان پلی الکترولیت ها و ذرات آب دانه ای دارای بار مخالف اثرها و کاربردهای مهمی در دارورسانی یا ژن درمانی دارند. تشکیل ساختارهای آب دانه ای به وسیله 2-(پروپیل کرباموییل) ترفتالیک اسید هپتاایزوبوتیل (POSS (POSS DCA در سامانه حلال استون، اتانول و 1-پروپانول قبلا تایید شده است. پلی(دی متیل آمینواتیل متاکریلات- بوتیل متاکریلات-متیل متاکریلات) ترپلیمر کاتیونی اتفاقی با قابلیت خودگردهمایی در سامانه حلال یاد شده است. در این پژوهش، محلول های غلیظ (%56 وزنی) از ترپلیمر در سامانه حلال حاوی غلظت های 23 و 34 میلی مولار از POSS DCA (در دو حالت فراصوت دهی شده و نشده) ساخته شدند. مطالعه تغییر اندازه ذره ای و شکل شناسی ذرات آب دانه ای POSS DCA در اثر برهم کنش با ترپلیمر با آزمون میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) انجام شد. تماس ترپلیمر با ذرات آبدانه ای فراصوت دهی نشده با قطر متوسط حدود 5/4μm در محلول 23mM (میلی مولار) POSS DCA باعث از بین رفتن ذرات شد. این یافته به وسیله آزمون رئولوژی تایید شد. برهم کنش ترپلیمر با ذرات آبدانه ای مشابه در محلول 34mM به تغییر شکل ذرات از کروی به بیضوی و کاهش قطر متوسط آن ها (از حدود 5/4 میکرومتربه کمتر از 700nm) منجر شد. برهم کنش ترپلیمر با ساختارهای لایه ای نامنظم و تجمع یافته در ریزنگاشت مربوط به محلول پلیمری تهیه شده در مجاورت ذرات آبدانه ای فراصوت دهی شده (در غلظت 34 میلی مولار) مشاهده شدند. نتایج حاصل براساس خودگردهمایی زنجیرهای ترپلیمر و سازوکارهای پوسته برداری از ذرات آبدانه ای به وسیله زنجیر های پلی الکترولیت و نیز نفوذ پلی الکترولیت در دیواره آبدانه ها توجیه شدند.
    کلیدواژگان: ترپلیمر آکریلی، آب دانه، محلول غلیظ، شکل شناسی، رئولوژی
  • محمدرضا نوروزی، لاله قاسمی*، محمد مرشد صفحات 15-25
    بستر زخم باز به دلیل شرایط مناسب رشد میکروارگانیسم ها شامل محیط گرم، مرطوب و مغذی، همواره با خطر ایجاد عفونت مواجه است. استفاده از پوشش مناسب ضدباکتری می تواند روند بهبود زخم را تسریع کند. رنگ های طبیعی موادی هستند که خواص ضدباکتری آنها در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. الیاف با قطر کم در زخم پوش ها به دلیل افزایش سطح تماس زخم پوش با پوست و شبیه سازی ماتریس خارج سلولی مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش، میکروالیاف پلی وینیل الکل (PVA) با فرایند الکتروریسی تولید و برای افزایش مقاومت در برابر حل شدن در محیط های آبی از عملیات گرمایی روی وب میکروالیاف استفاده شد. تغییرات ساختاری با آزمون XRD مطالعه و مشخص شد، بلورینگی میکروالیاف بر اثر گرمادهی افزایش یافته است. خواص ضدباکتری رنگ های طبیعی پوست گردو، گزنه و پوست انار با غوطه ورکردن میکروالیاف PVA در محلول رنگ های استخراج شده با حلال های مختلف (آب و اتانول) بررسی شد. نتایج نشان دهنده خواص ضدباکتری میکروالیاف PVA غوطه ور شده در محلول رنگ طبیعی استخراج شده از پوست انار در برابر دو سویه باکتری گرم مثبت (Staphylococcus aureus) و گرم منفی (Pseudomonase aeruginosa) بود. میکروالیاف PVA غوطه ور شده در محلول آبی رنگ طبیعی استخراج شده از پوست انار خواص ضدباکتری بیشتری نسبت به نمونه غوطه ور شده در محلول حاوی رنگ طبیعی استخراج شده از پوست انار در حلال اتانول نشان داد. تصاویر SEMبه دست آمده نشان داد، شکل شناسی میکروالیاف PVA پس از غوطه ورشدن در محلول های رنگ طبیعی دارای حلال های مختلف آب و اتانول کاملا حفظ شده است و این موضوع نشان از تثبیت میکروالیاف PVA پس از گرمادهی دارد.
    کلیدواژگان: پلی وینیل الکل، زخم پوش، ضدباکتری، میکروالیاف، رنگ طبیعی
  • الهه باغی نی ریزی، محمدعلی توانایی* صفحات 27-43
    یکی از مشکلات اصلی استفاده از پلیمرهای زیست تخریب ناپذیر باقی ماندن آن در چرخه زیستی پس از مصرف است. توسعه پلاستیک های زیست تخریب پذیر راه حل خوبی برای حل این مشکل است. اختلاط پلیمر پلی لاکتیک اسید با پلیمرهای یست تخریب ناپذیر می تواند روشی کاربردی و اقتصادی برای اصلاح خواص زیست تخریب پذیری پلیمرهای تجزیه ناپذیر باشد. در این پژوهش، زیست تخریب پذیری فیلم های آمیخته از پلی اتیلن پرچگالی (HDPE) و پرک ظروف پلاستیکی پلی لاکتیک اسید (r-PLA) با درصدهای مختلف جزء r-PLA از 0 تا %50، شامل: 0، 5، 10، 20، 30، 40 و %50 مطالعه شد. زیست تخریب پذیری در خاک، خواص مکانیکی و گرمایی (گرماسنجی پویشی تفاضلی)، چگالی و شکل شناسی فیلم های آمیخته، ارزیابی شد. رفتار منحنی های نیرو-ازدیاد طول آمیخته های دارای مقادیر کمتر از %30 r-PLA، تقریبا شبیه به HDPE خالص بود، درحالی که برای سایر نمونه ها، رفتار یاد شده، کاملا تغییر یافت. همچنین، نیروی پارگی و ازدیاد طول تا نقطه تسلیم فیلم های دارای %20 تا %50 r-PLA، پس از 60 روز از آزمون زیست تخریب پذیری در خاک، به طور چشمگیری کاهش یافت. مطالعه شکل شناسی فیلم های آمیخته نیز نشان داد، با افزایش زمان باقی ماندن زیر خاک و مقدار جزء r-PLA در آمیخته، مقدار تخریب (خلل و فرج و شیارهای عمیق) در سطح نمونه ها افزایش می یابد که در فیلم های با مقادیر بیشتر از %20 جزء r-PLA، این تغییرات شایان توجه بود. دمانگاشت های گرماسنجی پویشی تفاضلی نیز نشان داد، با گذشت زمان زیست تخریب پذیری، قله های مربوط به دمای انتقال شیشه ای و آنتالپی تبلور حین گرمایش حذف شد. همچنین، کاهش مقدار بلورینگی جزء r-PLA در ساختار آمیخته ها، پس از آزمون زیست تخریب پذیری، نتایج قبل را تایید کرد.
    کلیدواژگان: پلی اتیلن پرچگالی، ضایعات پلی لاکتیک اسید، زیست تخریب پذیری، خواص مکانیکی، خواص شکل شناسی
  • سمانه رجبی، میترا توکلی* صفحات 45-54
    مواد پلیمری به مقدار بسیار زیادی در محیط زیست انباشته شده اند. آلودگی های زیست محیطی ایجاد شده به مواد پلیمری باعث توجه زیاد پژوهشگران به روش های جایگزینی مواد پلیمری تخریب ناپذیر با مواد زیست تخریب پذیر شده است. با توجه به حجم زیاد مصرف پلاستیک ها در صنعت کشاورزی و این موضوع که کوپلیمرهای پلی اتیلن کم چگالی-اتیلن وینیل استات به دلیل بهبود کیفیت و انعطاف پذیری بهتر در تولید فیلم های کشاورزی استفاده شده اند. در این پژوهش، اثر نانوخاک رس اصلاح شده و کلسیم استئارات بر اکسایش نوری فیلم پلی اتیلن کم چگالی (LDPE)-اتیلن وینیل استات (EVA) به نسبت 70/30 بررسی شده است. ابتدا بهترین ترتیب خوراک دهی برای پراکنش نانوخاک رس در آمیخته با آزمون پراش پرتو X بررسی شد. سپس، فیلم های پلی اتیلن کم چگالی-اتیلن وینیل استات حاوی %2 وزنی ترکیبات کلسیم استئارات و نانوخاک رس با ضخامت 80-60 میکرومتر تهیه و به مدت 72h در معرض پرتو فرابنفش (UV-A) قرار گرفتند. برای بررسی مقدار اکسایش نوری نمونه ها، آزمون های طیف سنجی زیرقرمز (FTIR) و محاسبه شاخص کربونیل، آزمون گرماوزن سنجی (TGA)، آزمون خواص کششی (استحکام کششی و درصد ازدیاد طول تا پارگی) انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد، نمونه بدون افزودنی LDPE/EVA تغییرات شایان توجهی در طول اکسایش نوری نشان نمی دهد، اما کلسیم استئارات اثر بسیار زیادی بر تسریع اکسایش نوری کامپوزیت دارد، همچنین، وجود نانوخاک رس اصلاح شده با وجود اثر آن بر بهبود خواص مکانیکی و خواص ممانعتی گرمایی، اثر چندانی بر سازوکار اکسایش نوری آمیخته ندارد. به عبارت دیگر، اکسایش نوری آمیخته حاوی ترکیبات کمک اکسنده (استئارات کلسیم) و نانوخاک رس، اکسایش و اکسایش نوری مشابه با آمیخته حاوی کلسیم استئارات به تنهایی دارد.
    کلیدواژگان: پلی اتیلن کم چگالی (LDPE)، اتیلن وینیل استات (EVA)، کمک اکسنده، نانوخاک رس اصلاح شده، کلسیم استئارات
  • سروش صادق نژاد*، یوسف طراز جمشیدی، مجتبی صدیقی، عبدالرضا اوحدی همدانی صفحات 55-72
    پژوهش حاضر به بررسی عددی و تجربی رفتار صفحه های ساندویچی در برابر ضربه سرعت کم با درنظرگرفتن تراکم پذیری هسته و رفتار گرانروکشسان آن می پردازد. رویه ها ناهمسانگرد از جنس کامپوزیت یا همسانگرد از جنس آلومینیم فرض شده اند. شرایط مرزی در این بخش به شکل تکیه گاه های ساده و صلب است. از نرم افزار Abaqus و قابلیت های برنامه نویسی آن، شامل ایجاد مستقیم فایل ورودی و اسکریپت نویسی Phyton برای مدل سازی به روش عددی استفاده شده است. هسته سازه، رفتاری غیرخطی از نوع ابرگرانروکشسان داشته که برای مدل سازی ابرکشسانی آن از مدل ابراسفنج Ogden و برای مدل سازی رفتارگرانروکشسان آن از روش سری Prony استفاده شد. نوع تحلیل استفاده شده نیز دینامیکی صریح با دامنه حل مناسب درنظر گرفته شده و رفتار تابع زمان هسته به کمک مدل سری Prony، با استفاده از روش ابداعی جدیدی مبتنی بر روش اجزای محدود و آزمون ساده نفوذ شبه ایستا توسعه یافته است. با انجام آزمون های تجربی ضربه سرعت کم، نیروی حاصل از ضربه و تغییر مکان های ناشی از آن ها اندازه گیری شد. از نتایج حاصل مشخص شد، با افزایش ضخامت هسته با خاصیت گرانروکشسان در سازه های ساندویچی، زمان برخورد افزایش و مقدار انرژی ذخیره شده در سامانه کاهش و از طرفی مقدار انرژی میرا شده در سامانه افزایش می یابد. سازه ها با رویه های کامپوزیتی دارای کمترین نسبت تغییرمکان رویه بالایی به تغییرمکان رویه پایینی نسبت به سازه ها با رویه های همسانگرد هستند. رفتار ضربه ای سازه ها با رویه های همسانگرد هموارتر از رویه های کامپوزیتی بوده و انرژی ویژه ذخیره شده در سازه ها با رویه های کامپوزیتی، روی تکیه گاه های مختلف، بیشتر از رویه های آلومینیمی است .
    کلیدواژگان: هسته گرانروکشسان، ضربه سرعت کم، مدل سازی عددی، سری Prony، آزمون های تجربی
  • محمد آکو، محمدحسین نویدفامیلی*، سیداسماعیل زکیان صفحات 73-88
    هدف اصلی این پژوهش، بررسی سازوکار اثر دما و نانوذرات بر ساختار اساسی اسفنج پلی استیرن برای دستیابی به کنترل دقیق تر ساختار آن است. بدین منظور، پس از مرور مطالعات پیشین، با ارائه و تبیین نظریه هسته گذاری کلاسیک، پیش زمینه نظری واکاوی شد. سپس، تولید اسفنج در زمینه پلی استیرن و نانوسیلیکای کروی و در مجاورت گاز کربن دی اکسید انجام شد. فرایند تولید اسفنج در دستگاهی با قابلیت کارایی در دما و فشار زیاد و کاهش آنی فشار و سرعت پایدارسازی زیاد انجام شد. دمای تولید اسفنج، اندازه و مقدار نانوذرات و نیز خواص سطحی آن از مهم ترین عوامل اثرگذار بر خواص اسفنج هستند که در این مقاله بررسی شدند. افزایش دمای اسفنج سازی بر تشکیل هسته های اولیه و رشد سلول ها اثرگذار است. برایند این دو اثر ساختار نهایی اسفنج را معین می کند. وقتی دما از90 به 180درجه تغییر کرد، با افزایش هزار برابری، چگالی سلول اسفنج پلی استیرن به 1012×20/2 افزایش یافت. نتایج این پژوهش نشان داد، وجود مقدار کمی نانوسیلیکا در افزایش چگالی سلول و کاهش اندازه سلول اثر بسزایی دارد. همچنین افزایش غلظت نانوذرات این اثر بخشی را افزایش داد. افزون بر این کیفیت و ساختار اسفنج نانوکامپوزیتی نسبت به اسفنج پلی استیرنی بهبود می یابد. با افزایش اندازه نانوسیلیکا از 12nm به 40nm مقدار چگالی سلول از109×3/3 به 109×78/1 کاهش یافت. همچنین اصلاح سطحی نانوسیلیکا با تری اتوکسی سیلان افزون بر بهبود پراکنش نانوذرات باعث افزایش چگالی سلول شد. بازده نانوسیلیکا در افزایش چگالی سلول پس از اصلاح سطحی حدود دوبرابر افزایش یافت.
    کلیدواژگان: تولید اسفنج ناپیوسته، اصلاح سطحی، دمای تولید اسفنج، نانوسیلیکا و پلی استیرن
  • مهدی نوری *، جواد مختاری، لیلا سلمانی، خاطره صادقیه صفحات 89-100
    فیبروئین ابریشم، به عنوان پلیمر طبیعی به طور گسترده ای بصورت ماتریسی مناسب در سامانه های رهایش کنترل شده دارو استفاده می شود. فیبروئین ابریشم پلیمری زیست سازگار با تجزیه پذیری آهسته دارای خواص مکانیکی و فرایندپذیری عالی است. در این پژوهش، داربست نانولیفی جدید از فیبروئین ابریشم حاوی β-سیکلودکسترین با قابلیت حبس مولکولی، از الکترو ریسی محلول های همگن فیبروئین و β-سیکلودکسترین در حلال اسید فرمیک تهیه و اثر وجود سیکلودکسترین بر خواص نانوالیاف تولید شده و مقدار رهایش دارو بررسی شده است. شکل شناسی، ساختار میکروسکوپی، ترکیب شیمیایی و رفتار گرمایی ترکیب این داربست نانولیفی به وسیله میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) و طیف بینی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) و گرماسنج پویشی تفاضلی (DSC) بررسی شد. نتایج تصاویر SEM نشان داد، نانوالیاف بدون دانه و یکنواخت تهیه شدند و میانگین قطری نانوالیاف به طور مشخص تحت تاثیر نسبت مخلوط قرار دارد، به طوری که با افزایش مقدار β-سیکلودکسترین قطر الیاف کاهش یافته است. این مشاهدات با نتایج حاصل از گرانروی بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان داد، گرانروی محلول های فیبروئین-β-سیکلودکسترین با افزایش مقدار β-سیکلودکسترین کاهش می یابد. نتایج حاصل از DSC نیز وجود دارو را درون حفره سیکلودکسترین تایید کرد. در ادامه رهایش سالیسیلیک اسید به عنوان مدل دارویی برای بررسی اثر وجود β-سیکلودکسترین در این داربست در بافر فسفات با pH برابر4/7 در دمای37 درجه بدن انسان بررسی شد. نتایج حاصل از بررسی رهایش نشان داد، قابلیت حبس مولکول های دارو با افزایش مقدار β-سیکلودکسترین افزایش یافته که به کاهش سرعت آزادسازی دارو منجر شد.
    کلیدواژگان: الکتروریسی، ?، سیکلودکسترین، فیبروئین ابریشم، رهایش دارو، نانوالیاف
|
  • Farzad Lahootifard, Mohammad Imani*, Ali Akbar Yousefi Pages 3-14
    Interactions between polyelectrolytes and oppositely charged vesicular particles have many possible applications in drug delivery or gene therapy. Formation of vesicular structures by 2-(propylcarbamoyl) terephthalic acid heptaisobutyl POSS (POSS DCA) in a solvent mixture comprising acetone, ethanol, and 1-propanol has been already proved by the same authors. Particle size and morphology of POSS DCA vesicular particles were investigated as a function of ultrasonication (sonicated vs. non-sonicated) and concentration (23 or 34 mM) and correlated to the interactions occurring between the vesicles and a cationic random terpolymer. Concentrated solutions (56% w/w) of the terpolymer i.e., poly(dimethylaminoethyl methacrylate-co-methyl methacrylate-co-butyl methacrylate) were prepared in the above solvent mixture containing POSS DCA particles. Morphological changes of the particles in the concentrated solutions were studied by atomic force microscopy (AFM) and conformity of the AFM findings with rheological results was investigated. Interactions between the terpolymer and spherical vesicular particles (mean diameter c.a. 4.5 μm in non-sonicated state; C=23 or 34 mM) led to disappearance of the particles and formation of smaller elliptical particles (mean diameter ranging 70 to 700 nm), respectively. At 34 mM POSS DCA concentration, the interactions between the terpolymer chains and sonicated vesicular particles (mean diameter c.a., 4.5 μm with approx. 8 μm length) led to formation of irregular, aggregated, lamellar structures. Some of these findings were confirmed by the rheological results. The results were interpreted considering self-assembly of the terpolymer chains, vesicle shell peeling by the polyelectrolyte chains, and diffusion of the chains into the shells.
    Keywords: acrylic terpolymer, vesicle, concentrated solution, morphology, rheology
  • Mohammadreza Noruzi, Laleh Ghasemi*, Mohammad Morshed Pages 15-25
    The bed of an open wound is prone to infection because of good conditions for microorganisms to grow in a moist, warm and nutritious environment. Using an antibacterial wound dressing, the healing of the wound can be accelerated. Antibacterial properties of natural dyes have been studied by researchers in recent years. On the other hand, the efficiency of fine fibers in wound dressing has been demonstrated due to increasing its contact area with the skin and simulation of extracellular matrix. In this study, polyvinyl alcohol (PVA) microfibers were fabricated by electrospinning process and heat treatment was used to increase the stability of microfibers against aqueous solutions. It is notable to say that untreated PVA microfibers dissolve in aqueous solutions easily. XRD spectrum was used for structural characterization of PVA microfibers after heat treatment. The results showed an increase in the crystallinity of the microfibers after heat treatment. Antibacterial properties of some natural dyes (green walnut shells, Punicagranatum, Urticadioica) were investigated by dipping PVA microfibers in the natural dyes solutions extracted by different solvents such as water and ethanol. In the end, the antibacterial property of PVA microfibers dipped in Punicagranatum extract solution for both pathogenic strains of gram-positive (Staphylococcus aureus) and gram-negative (Pseudomonas aeruginosa) was demonstrated. PVA microfibers dipped in aqueous solution of Punicagranatum showed stronger antibacterial property than those dipped in ethanolic Punicagranatum extract solution. The SEM images indicated that morphology of PVA microfibers preserved after dipping in the natural dyes solution extracted by water and ethanol, confirming stability of PVA microfibers after heat treatment.
    Keywords: PVA, wound dressing, antibacterial, microfibers, natural dye
  • Elahe Baghi Neirizi, M. Ohammad Ali Tavanaie* Pages 27-43
    One of the major concerns of using a non-biodegradable polymer product is its disposal at the end of its life cycle. Development of biodegradable plastics promises an alternative solution to combat this problem. Blending of poly(lactic acid) with non-biodegradable polymers is a practical and economical method for modifying the biodegradability properties of non-biodegradable polymers. In this study, soil biodegradability of the blends of high density polyethylene (HDPE) and variable amounts of recycled poly(lactic acid) (r-PLA) plastic flakes at 0, 5, 10, 20, 30, 40 and 50 wt% was studied. The behavior of the force-elongation profile of the blends having r-PLA content of lower than 30 wt% was approximately the same as that of pure HDPE while, it was completely different for the other blends. Tearing force and elongation-at-yield-point of the blends films with the 20 to 50 wt% r-PLA were decreased significantly after 60 days of soil biodegradability test. Morphological study showed that biodegradability of the blend films at surface of the samples (deep pores and grooves) was increased with extended biodegradability time and higher r-PLA content, while, this variation was significant for the blend films of more than 20 wt% r-PLA content. Thermal properties evaluation by differential scanning calorimetry (DSC) curves indicated that the glass transition temperature and enthalpy peaks during the heating stage were eliminated with increasing the biodegradability testing time. Also, reduction in the crystallinity degree of the r-PLA component with increasing the biodegradability testing time coincided with the earlier results.
    Keywords: high density polyethylene, recycled poly(lactic acid), biodegradability, mechanical properties, morphological properties
  • Samaneh Rajabi, Mitra Tavakoli* Pages 45-54
    Polymer materials have been increasingly accumulated in the environment and led to an interest in solving waste disposal problems through replacement of inert and non-biodegradable materials by biodegradable alternatives. A very high demand on low density polyethylene (LDPE)/ethylene-vinyl acetate (EVA) copolymers as suitable film materials applicable in the agricultural industry, because of their flexibility and high quality features, has particularly increased concerns over the degradation of these films. The effect of organoclay Cloisite15A and calcium stearate on the photo-degradation behavior of lowdensity polyethylene (LDPE)/ethylenevinyl acetate (EVA) (70/30) films was investigated in this study. First the best feeding sequence was found by X-ray diffraction (XRD) for nanoclay dispersion, and the extruded cast films of LDPE/EVA (60-80 μm) containing 2% w/w calcium stearate and 2% w/w organoclay were prepared. Photocatalytic degradation of the LDPE/EVA composite films was carried out under ultraviolet (UV-A) light irradiation for 72 h. The progress of degradation was followed by monitoring the changes incurred in the samples using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and carbonyl index calculation, thermogravimetric analysis (TGA) and tensile properties (tensile strength and elongation-at- break). It was observed that the LDPE/EVA samples with no additives did not exhibit significant changes when subjected to photooxidation but calcium stearate showed a strong accelerating effect on the rate of photooxidation of films. The presence of organoclay, in enhancing the mechanical, thermal and barrier properties, did not influence the photooxidation mechanism significantly. In other word, the susceptibility of LDPE/EVA composite containing calcium stearate and organoclay to photooxidation was similar to that of LDPE containing Ca-stearate.
    Keywords: low density polyethylene (LDPE), ethylene, vinyl acetate (EVA), pro, oxidant, organoclay, calcium stearate
  • Soroush Sadeghnejad*, Yousef Taraz Jamshidi, Mojtaba Sadighi, Abdolreza Ohadi Hamedani Pages 55-72
    A numerical and experimental low-velocity impact behavior of sandwich plates have been presently studied with regard to the compressibility and viscoelasticity features of their cores. Face sheets were assumed to be anisotropic composites or isotropic aluminum materials and a viscoelastic behavior has been considered for core. The boundary conditions are assumed to be simply supported or rigid. Abaqus, as FEM software, and its python script programming feature, have been used to model the specimens. To model hyper-viscoelastic nonlinear behavior of the core, Ogden hyper-foam elasticity and Prony series approach are manipulated. To solve the numerical problem, dynamic explicit solver option with sufficient solving amplitude has been used. Prony series have been used to model the core time-dependent behavior. In conjunction with a simple indentation experiment, FEM used to formulate a novel method for finding the Prony series coefficients. By performing some low-velocity impact experiments, the impact force and displacement of the composite sandwich plates have been investigated. The results indicate that increasing the structural damping increases the contact time and missing energy and decreases the stored energy of the system. The structures with composite face sheets have a minimum ratio of upper face sheet displacement to lower face sheet displacement in comparison to those with the isotropic face sheets. Impact behavior of isotropic face sheet specimens are more flattened than that of the composite face sheets. In addition, the specific energy stored in the sandwich plates with composite face sheets, on different supports, is greater than that stored in the aluminum face sheets.
    Keywords: viscoelastic core, low velocity impact, numerical modelling, prony series, experimental analysis
  • Mohammad Ako, Mohammad Hossein Navid Famili*, Seyyed Esmaeil Zakiyan Pages 73-88
    This study addresses the effect of temperature and nanoparticle on PS foam structure in order to control its structure more accurately. For this purpose, a theoretical hypothesis was proposed by explaining the classical nucleation theory. The PS in the presence of nanosilica and CO2 was foamed. Foaming process was carried out in a vessel suitable under high pressure and temperature conditions, and with instantaneous pressure release and high-speed stabilization capabilities. The most important factors affecting foam properties including foaming temperature, size, content and surface properties of nanosilica were investigated. Increasing of foaming temperature was effective on the initial nuclei formation and cell growth. These two effects determined the final foam structure. When the temperature was changed from 90 to 180°C, cell density of PS foam increased thousand fold to 2.2×1012 number of cells per unit volume of foam (cell/cm3). The results showed that a small amount of nanosilica had a substantial effect on decreasing the cell size and increasing the cell density. An increase in nanoparticle concentration also increased its effectiveness. Moreover, the quality and structure of foam were improved by adding the nanoparticle. As the size of nanosilica increased from 20 to 40 nm, its cell density decreased from 3.3×109 to 1.78×109 numbers of cells per unit volume of foam (cells/cm3). Surface treatment of the nanosilica using triethoxysilane, in addition to improving nanoparticle dispersion, increased its cell density. The efficiency of nanosilica in improving cell density after surface treatment increased by more than double.
    Keywords: batch foaming, surface treatment, foaming temperature, nanosilica, polystyrene
  • Mahdi Nouri*, Javad Mokhtar, Leila Salmani, Khatereh Sadeghieh Pages 89-100
    Silk fibroin (SF) as an important natural polymer has been extensively used as a suitable matrix in controlled drug release systems because of its biocompatibility feature, slow degradation rate and unique mechanical properties. In this study, a new β-cyclodextrin/silk fibroin nanofibrous membrane (β-CD/SF) with the function of molecular capture was successfully prepared by electrospinning of homogeneous solutions of β-CD and SF in formic acid. The effects of cyclodextrin on the nanofibers properties and its drug release properties were investigated. The morphology, microscopic structure, chemical composition and heat treatment of the β-CD/SF nanofibrous membrane were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and differential scanning calorimetry (DSC). Scanning electronic microscopy images showed that defect free mats with a uniform structure were generated, and the average diameter of the nanofibers was mainly affected by weight ratio of the blend. The result revealed that increasing the β-CD content in the blends lowered the average fiber diameter. In this report these observations are discussed with respect to the viscosity data of the electrospinning solutions which have been decreased with increasing β-cyclodextrin concentration. Differential scanning calorimetry results showed that drug was loaded into the β-cyclodextrin cavities. In vitro drug delivery profile of salicylic acid, as a drug model, was examined by UV spectroscopy at body temperature (37˚C) in phosphate buffer saline (pH 7.4). The molecular capturing ability of β-cyclodextrin /silk fibroin composite was improved with the amount of β-cyclodextrin in composite nanofibrous membrane which resulted in lower drug release.
    Keywords: electrospinning, β cyclodextrin, silk fibroin, drug release, nanofibre