فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی و سوم شماره 5 (پیاپی 169، آذر و دی 1399)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی و سوم شماره 5 (پیاپی 169، آذر و دی 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • عباس محمدی*، حسین عبدالوند، مهدی باریکانی صفحات 369-384

    امروزه توسعه نانوکامپوزیت های پلیمری به منظور بهبود استحکام مکانیکی، پایداری گرمایی، کاهش هزینه ساخت و فراهم سازی امکان استفاده برای کاربردهای ویژه مورد توجه زیادی قرار گرفته است. پلی یورتان ها به عنوان گروه مهمی از پلیمرها، دامنه گسترده و کنترل پذیری از خواص فیزیکی و مکانیکی را به دلیل امکان استفاده از مواد اولیه گوناگون مانند پلی ال ها و ایزوسیانات ها نشان می دهند. تنوع و کنترل پذیری خواص انواع مختلف پلی یورتان ها مانند الاستومرها، الیاف، اسنفج ها، هیدروژل ها و پوشش ها، این دسته از پلیمرها را به گزینه مناسبی برای کاربرد در زمینه های گوناگون نظیر حمل و نقل، پوشاک، مبلمان و زیست پزشکی تبدیل کرده است. مطالعات فراوانی در راستای تهیه نانوکامپوزیت های پلی یورتانی با استفاده از نانوساختارهای متنوعی مانند نانوذرات گرافن، نانولوله های کربن، اکسیدهای فلزی و سایر مواد انجام شده است. نانوساختارهای هیدروکسیدهای دوگانه لایه ای (LDH)، دسته ای از ترکیبات لایه ای معدنی و دوست دار محیط زیست با قابلیت تبادل آنیون هستند. لایه های این نانوساختارها بار مثبت دارند و فضای میان لایه ها نیز آنیون ها و آب وجود دارد. به دلیل ساختار لایه ای و ظرفیت تبادل آنیون زیاد، LDHها در زمینه های بی شماری از قبیل کاتالیزگرها، رهایش دارو، جذب و جداسازی گازها و آلاینده های زیست محیطی و نیز استفاده به عنوان جاذب فرابنفش، بازدارنده خوردگی و بازدارنده شعله در پلیمرها استفاده می شوند. طی سال های اخیر از نانوساختارهای LDH در تهیه نانوکامپوزیت های پلی یورتانی به منظور بهبود خواص گوناگون نظیر خواص مکانیکی، گرمایی و مقاومت شعله در پلیمرها استفاده شده است. در مقاله حاضر، افزون بر معرفی نانوساختارهای LDH، پلی یورتان ها و کاربرد آن ها، نانوکامپوزیت های پلی یورتانی برپایه LDH نیز بحث می شود.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پلی یورتان، هیدروکسیدهای دوگانه لایه ای، تهیه، کاربرد
  • فرهاد زارعی، سمانه بنده علی، محمد ابراهیمی، سید محسن حسینی* صفحات 385-400

    فرضیه: در این مطالعه غشاهای ماتریس ترکیبی بر پایه پلی اتر سولفون دارای نانوذرات کبالت فریت با روش ریخته گیری محلول پلیمری و غوطه وری در حمام آب تهیه شدند. روش ها: اثر غلظت نانوذرات کبالت فریت تهیه شده در محلول پلیمری بر شکل شناسی و عملکرد جداسازی غشا بررسی شد. برای ارزیابی غشاهای ساخته شده، میکروسکوپی های الکترونی پویشی (SEM) و نیروی اتمی (AFM)، پراش پرتو X (XRD)، طیف سنجی زیر قرمز (FTIR)، اندازه گیری تخلخل، زاویه تماس آب، شار آب، پس زنی نمک سدیم سولفات و بررسی قابلیت غشا در برابر گرفتگی انجام شد. یافته ها: عکس های SEM از سطح غشا نشان داد، نانوذرات کبالت فریت طی فرایند ساخت غشا، خود به خود به سطح مشترک غشا-آب مهاجرت می کنند تا انرژی بین سطحی را کاهش دهند. بررسی عکس های SEM، ساختار غشایی نامتقارن با لایه بالایی چگال و زیرلایه متخلخل با ساختار کانال های انگشتمانند را نشان داد. استفاده از نانوذرات کبالت فریت در ماتریس غشا باعث کاهش زاویه تماس آب از مقدار °71 تا °48 شد. نتایج عکس های AFM حاکی از کاهش زبری غشاهای ماتریس ترکیبی در مقایسه با غشای خالص بود که به بهبود خواص ضدگرفتگی غشا در پس زنی پروتئین منجر شد. شار آب خالص عبوری از غشا در ابتدا با جادادن نانوذراتافزایش یافته و در غلظت بیش %1 وزنی به دلیل کلوخگی نانوذرات، کاهش یافت. با افزودن نانوذرات درصد پس زنی نمک سدیم سولفات از %60 برای غشای خالص تا حدود %80 برای غشای دارای %1 وزنی نانوذرات کبالت فریت افزایش یافت. غشای ماتریس ترکیبی دارای %1 وزنی نانوذرات کبالت فریت بهترین عملکرد را در مقایسه با سایر غشاها نشان داد.

    کلیدواژگان: غشای پلیمری، نانوفیلترکردن، نانوذرات کبالت فریت، خواص ضدگرفتگی، عملکرد جداسازی
  • مهدی جای مند*، صابر قاسمی کرج آباد، هاله قائمی نیا، مجتبی عباسیان صفحات 401-417
    فرضیه

    اصلاح شیمیایی کوپلیمرها و پلیمرهای تجاری و صنعتی مانند پلی پروپیلن (PP) یکی از تلاش ها و چالش های دانشمندان پلیمر است. در این کار پژوهشی، نانوکامپوزیت پلی پروپیلن اصلاح شده با پلی استیرن و نانولوله کربن چنددیواره با روش های جدید پلیمرشدن شامل پلیمرشدن رادیکالی زنده تهیه شدند.

    روش ها

    بدین منظور، ابتدا پلی پروپیلن عامل دار شده با مالییک انیدرید تهیه شد. سپس برای ایجاد درشت آغازگر، پلی پروپیلن با حدواسط نیتروکسیدی و پلی پروپیلن عامل دار شده با مالییک انیدرید، تحت واکنش با اتانول آمین و سپس آلفاکلروفنیل استیل کلرید قرار گرفت، تا پلی پروپیلن کلرواستیل دارشده حاصل شود. از سوی دیگر، 2، 2، 6، 6-تترامتیل-1-پی پیریدینیل اکسی (درشت آعازگر TEMPO) در مجاورت اسکوربیک اسید به TEMPO-OH تبدیل شد. واکنش TEMPO-OH با پلی پروپیلن کلرواستیل دار شده، به ایجاد درشت آغازگر نیتروکسیدی پلی پروپیلن (PP-g-TEMPO) منجر شد. به کمک TEMPOهای قرارگرفته روی پلی پروپیلن، پلی استیرن با وزن مولکولی کنترل شده روی پلی پروپیلن قرار گرفت. در نهایت، نانوکامپوزیت (PP-g-PSt)-MWCNTs-g تهیه شد. در پژوهش دیگری که با فرایند استری شدن انجام شد، نانولوله های کربن ابتدا در واکنش با مخلوط سولفوریک اسید، نیتریک اسید و سپس با تیونیل کلرید به ترتیب با گروه های کربوکسیل و کلر عامل دار شده و در مرحله بعد با PP-OH برای تهیه نانوکامپوزیت PP-g-MWCNTs در حلال THF بازروانی و وارد واکنش شدند.

    یافته ها

    هر یک از مراحل واکنش با طیف سنجی FTIR و 1H NMR بررسی و انجام موفقیت آمیز واکنش ها تایید شد. وجود لایه پلیمری ایجادشده در سطح نانولوله ها با میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز تایید شد. همچنین گرماوزن سنجی نشان داد، پلیمرهای اتصال یافته به سطح نانولوله ها مقاومت گرمایی بیشتری نسبت به پلیمر خالص دارند.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پلی پروپیلن تک آرایش، پلی استیرن، نانولوله کربن چنددیواره، پلیمرشدن حد واسط نیروکسیدی
  • مریم نزادی*، حمید کشوری، مریم یوسف زاده صفحات 419-433
    فرضیه

    مهندسی بافت عروق، راهکارهای نوآورانه ای برای حل مشکلات جایگزین های عروقی به ویژه با قطر کم ارایه می دهد. الکتروریسی روشی کاربردی و ارزان برای تولید داربست های مهندسی بافت است. اگرچه این روش به نسبت ساده است، اما از نظر برهم کنش های میان پارامترهای فرایندی و اثر آن ها بر شکل شناسی الیاف هنوز کاملا مشخص نیست. در این مطالعه، هدف تعیین متغیرهای بهینه به منظور دستیابی به کمترین قطر الیاف با روش تاگوچی برای کاربردهای مهندسی بافت عروق است.

    روش ها

    داربست های پلی یورتانی در دی متیل فرمامید با فرایند الکتروریسی تهیه شدند. غلظت پلیمر و پارامترهای فرایندی به عنوان عامل های موثر درنظر گرفته شدند. با کمک آرایه L9 روش تاگوچی، طراحی آزمون انجام و شرایط بهینه سازی الکتروریسی با استفاده از نسبت علامت به نوفه (S/N) به کمک نرم افزار Minitab 17 تعیین شد. شکل شناسی الیاف با میکروسکوپی الکترونی پویشی بررسی شد. افزون بر آن، سلول های اندوتلیال ورید بند ناف انسان (HUVEC) به منظور بررسی سمیت سلولی و چسبندگی سلولی روی داربست های بهینه کشت شد.

    یافته ها

    تحلیل آزمون ها نشان داد، غلظت پلی یورتان اثرگذار ترین پارامتر است. شرایط بهینه برای تولید الیاف، با غلظت %12 وزنی پلیمر، ولتاژ kV 16، فاصله 15cm بین جمع کننده و نازل و سرعت تغذیه 0.1mL/h به‎دست آمد. با روش تاگوچی میانگین قطر الیاف در محدوده 242.1nm  تا 257.92nm با سطح اطمینان %95 پیش بینی شد. قطر الیاف در این شرایط از نظر تجربی نیز 258±30nm بود که با مقدار تخمین زده شده با این روش مطابقت خوبی داشت. همچنین، زنده مانی سلول ها %88.59 گزارش شد و سلول ها چسبندگی مناسبی به داربست نشان دادند. بنابراین، داربست ها تهیه شده نتایج امیدوارکننده ای در تقلید ماتریس خارج سلولی و در نتیجه مهندسی بافت عروق نشان دادند.

    کلیدواژگان: مهندسی بافت عروق، الکتروریسی، پلی یورتان، روش تاگوچی، بهینه سازی
  • صدیقه قربان تبار، مجید غیاث*، حسین بوهندی، نکیسا یعقوبی صفحات 435-443
    فرضیه

    بازیافت شیمیایی ضایعات بطری پلی(اتیلن ترفتالات) و تولید مواد با ارزش افزوده، مناسب ترین روش مطابق با اصول توسعه پایدار حفظ محیط زیست است. برای طراحی و ساخت واحدهای بازیافت در مقیاس صنعتی، به کسب داده های سینتیکی و ارتباط سرعت واکنش با غلظت مواد و دما و مهم تر از همه ثابت واکنش تخریب نیاز است. داده های سینتیکی به دست آمده برای طراحی در مقیاس بزرگ صنعتی، کنترل فرایند و مهم تر از همه ارزیابی اقتصادی می تواند به کار گرفته شود. برای مناسب بودن نتایج در مقیاس صنعتی از تمام مواد مصرفی در صنعت استفاده شد.

    روش ها

    بازیافت شیمیایی پلی(اتیلن ترفتالات) با وجود بیش از پنج برابر مقدار استوکیومتری مونواتانول آمین و بدون کاتالیزگر بیرونی انجام شد. برای شناسایی محصول بیس(هیدروکسی اتیل) ترفتالامید از آزمون های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC)، گرماوزن سنجی (TGA) و تجزیه عنصری استفاده شد. واکنش تخریب آمین کافت در سه دمای 120، 140 و 160 درجه سلسیوس انجام شد و با نمونه برداری در زمان های متوالی و توزین مقدار باقی مانده یا تخریب شده پلی(اتیلن ترفتالات) در زمان های مختلف، ثابت های سینتیک واکنش آمین کافت و ارتباط آن با دما مشخص شد.

    یافته ها

    تخریب شیمیایی کامل یا آمین کافت پلی(اتیلن ترفتالات) و تبدیل آن به بیس(هیدروکسی اتیل) ترفتالامید (BHETA) در مجاورت مقدار زیادی مونواتانول آمین انجام شد. فرض الگوی سینتیک درجه یک استفاده شده و صحت آن با مقدار خطای محاسبات تایید شد. با انجام آزمایش ها در سه دما، ثابت سرعت واکنش آمین کافت پلی(اتیلن ترفتالات) و ارتباط آن با دما مشخص شد. انرژی فعال سازی واکنش آمین کافت مقدار 94.39kJ/mol به دست آمد. تخریب آمین کافت در شرایط گرمادهی با استفاده از سامانه ژاکت برای راکتور، انرژی فعال سازی کمتری را در شرایط گرمادهی با تابش پرتو مایکروویو (درشت موج) نشان داد.

    کلیدواژگان: پلی(اتیلن ترفتالات)، آمین کافت، بازیافت شیمیایی، سینتیک، واکنش درجه یک
  • فاطمه ملکوتی خواه، سید امین میرمحمدی، جواد مختاری، محمد عطایی، سماحه سجادی، نعیمه بحری لاله* صفحات 445-458
    فرضیه

    طراحی و تولید محلول های دارای پلی اتیلن گلیکول و سیلسسکویی اکسان اولیگومری چندوجهی (POSS)، با قابلیت شبکه ای شدن درجا، روشی ساده و مقرون به صرفه برای تولید نانوکامپوزیت های هیبریدی به منظور بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی پلی اتیلن گلیکول زیست تخریب پذیر است.

    روش ها

    نخست، نانوذرات POSS با آکریلویل کلرید عمل آوری و نانوپودر POSS-AC تهیه شد. در واکنشی دیگر، پلی اتیلن گلیکول با فوماریل کلرید برای تهیه پلی اتیلن گلیکول فومارات (PEGF) وارد واکنش پلیمرشدن تراکمی شد. درستی واکنش های انجام شده با آزمون های FTIR و GPC تایید شد. از پراکنش 1 و %2 وزنی POSS-AC در PEGF، در مجاورت %10 رقیق کننده N-وینیل پیرولیدون (NVP) و در نبود آن نمونه های مختلفی فرمول بندی شدند. سپس، نمونه ها برای پخت با نور آبی در مجاورت کامفورکینون به عنوان نور آغازگر و N،N- دی متیل آمینو اتیل متاکریلات به عنوان شتاب دهنده قرار گرفتند. پس از تهیه نانوکامپوزیت های مدنظر، اثر وجود و مقدار نانوذرات POSS، وجود رقیق کننده، و زمان پخت بر کیفیت پراکنش نانوذرات با آزمون های پراش پرتو Xو(XRD)، میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM)، تورم تعادلی، کشش، گرماوزن سنجی (TGA) و تجزیه گرمایی دینامیکی-مکانیکی (DMA) بررسی شد.

    یافته ها

    در الگوی XRD نانوکامپوزیت، هیچ پیک تیزی دیده نشد که حاکی از انبوهش نانوذرات باشد. عکس های TEM پراکنش مناسب نانوذرات را با اندازه ذرات در محدوده 10-50 نانومتر تایید کرد. نتایج آزمون ها نشان داد، وجود نانوذرات و رقیق کننده موجب افزایش Tg از 16- درجه در نمونه PEGF پخت شده تا 13- تا -3 درجه، افزایش مقدار ژل از %45 تا %84-62، افزایش مدول ذخیره از 1.6GPa  تا 3.3-2.2، افزایش بیشینه دمای تخریب از °395 تا °432-408 و مدول یانگ از 0.46MPa  تا 1.2-1.6 شد. به طور خلاصه، نانوکامپوزیت طراحی شده در این مطالعه با خواص مکانیکی خوبی و پخت سریع که نشان داد، می تواند گزینه مناسبی برای استفاده در کاربردهای زیستی و مهندسی بافت باشد.

    کلیدواژگان: زیست تخریب پذیر، رزین، نانوکامپوزیت، نورپخت، پلی اتیلن گلیکول
|
  • Abbas Mohammadi *, Hossein Abdolvand, Mehdi Barikani Pages 369-384

    Nowadays, polymer nanocomposites have attracted much attention in research activities due to their high mechanical strength, high thermal stability, low-cost, with possibility for their applications in many areas. Polyurethanes (PUs), as a main group of polymers, show a diverse and controllable range of physical and mechanical properties due to their tailored properties depending on the nature of precursors like polyols and isocyanates. This diversity and controllability of their properties make different types of PUs (elastomers, fibers, foams, hydrogels, and coatings) preferred candidates for a variety of uses, including transportation, clothing, furniture, and biomaterials. Many studies have been performed on polyurethane nanocomposites using different types of nanostructures such as graphene-like nanosheets, carbon nanotubes, metal oxides, and so on. Layered double hydroxides (LDHs) are eco-friendly layered mineral nanostructures with positively charged layers and anion-exchange capability. Depending on the types of anions and structure of layers, the LDHs nanostructures can be used broadly for the applications such as catalysts, drug delivery, separation technology, and also as a UV absorbent, corrosion, and a flame inhibitor for polymers. Recently, LDHs nanostructures are used in the fabrication of polyurethane nanocomposites to improve their mechanical, thermal, and flame properties. In this review, in addition to the description of LDH nanostructures, polyurethanes and their applications, LDH-based polyurethane nanocomposites are discussed in detail.

    Keywords: Nanocomposite, polyurethane, layer double hydroxides, synthesis, application
  • Farhad Zareei, Samaneh Bandehali, Mohammad Ebrahimi, Sayed Mohsen Hosseini * Pages 385-400
    Hypothesis

    Mixed matrix polyether sulfone (PES)-based membranes, containing cobalt-ferrite nanoparticles, were prepared by polymer solution casting technique through phase inversion method in water bath.

    Methods

    The concentration effect of CoFe2O4 nanoparticles, synthesized in polymeric solution, on the morphology and separation performance was studied. Scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), X-ray diffractometry (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), porosity measurement, water contact angle, water flux, Na2SO4 rejection as well as membrane antifouling ability were used to characterize the membrane.

    Findings

    The SEM images showed the movement of NPs toward water-membrane interface to reduce surface energy during the fabrication process. The SEM images also showed an asymmetric structure with a dense active layer and a porous sub-layer with finger-like channels for the prepared membranes. The use of cobalt ferrite nanoparticles in the membrane matrix decreased the water contact angle from 71° to 48°. The results of AFM images also showed a smoother surface for the prepared mixed matrix membranes compared to the bare ones, which improved the membrane antifouling property in BSA rejection. Pure water flux (PWF) was initially enhanced by incorporation of cobalt ferrite NPs and then decreased by up to 1 wt% NPs due to NPs agglomeration. Moreover, Na2SO4 salt rejection increased from 60% for the neat membrane to 80% for the modified ones with 1.0 wt% cobalt-ferrite nanoparticles. The mixed matrix membrane containing 1.0 wt% cobalt-ferrite nanoparticles showed better performance compared to others.

    Keywords: polymeric membrane, nanofiltration, cobalt-ferrite nanoparticles, purity, antifouling ability, separation performance
  • Mehdi Jaymand *, Saber Ghasemi Karajabad, Haleh Ghaeminia, Mojtaba Abbasian Pages 401-417
    Hypothesis

    Chemical modification of commercial and industrial copolymers and polymers such as polypropylene (PP) is one of the challenges of polymer chemistry. In this research work, a polypropylene nanocomposite modified with polystyrene (PSt) and carbon nanotube was synthesized by new methods, including living free radical polymerization (LFRP).

    Methods

    Maleic anhydride was grafted onto polypropylene (PP) followed by opening of the anhydride ring with ethanolamine to produce hydroxylated polypropylene (PP-OH). Hydroxyl groups were esterified using α-phenyl chloroacetyl chloride to obtain PP-Cl. Then 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy (TEMPO) was immobilized onto the PP backbone using a nucleophilic substitution reaction to produce PP-TEMPO macroinitiator. Afterward, the monomer (St) was grafted onto the backbone (PP) through “grafting onto” technique to afford (PP-TEMPO)-g-PSt. The chloride-end-caped PP-g-PSt copolymer was then attached to the oxidized MWCNTs in the presence of DMF as solvent to produce the MWCNTs-g-(PP-g-PSt) nanocomposite by solution intercalation method. Also, the present study confirmed that PP-g-MA was efficient to promote the dispersion of MWCNTs in the PP matrix, which solved the problem of CNTs aggregation and limited compatibility between nanotubes and polymer matrices. In another study nanotubes-polypropylene nanocomposities were prepared through esterification process.

    Findings

    The chemical structures of all samples were identified using Fourier transform infrared spectroscopy. Chemical bonding (PP-TEMPO)-g-PSt to MWCNTs was confirmed by thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry results. In addition, morphology studies were investigated using TEM and SEM images. A synthesized MWCNTs-g-(PP-g-PSt) nanocomposite can be used as a reinforcement for polymer (nano-) composites due to the superior features of MWCNTs as well as their compatibility with polymer materials after functionalization processes.

    Keywords: nano composited, Isotactic polypropylene, Polystyrene, multiple-walled carbon nanotube, nitroxide-mediated radical polymerization
  • Maryam Nezadi *, Hamid Keshvari, Maryam Yousefzadeh Pages 419-433
    Hypothesis

    Vascular tissue engineering offers innovative solutions to the vascular replacement problems, especially low diameter grafts. Electrospinning is a cost-effective and versatile method for producing tissue engineering scaffolds. Although this method is relatively simple, but at theoretical level the interactions between process parameters and their influence on fiber morphology are not yet fully understood. In this paper, the aim was to find the optimal electrospinning parameters to obtain the smallest fiber diameter by Taguchi’s methodology for vascular tissue engineering applications.

    Methods

    The scaffolds were produced by electrospinning of a polyurethane solution in dimethylformamide. Polymer concentration and process parameters were considered as effective factors. Taguchi’s L9 orthogonal design was applied to the experiential design. Optimal conditions were determined using the signal-to-noise (S/N) ratio with Minitab 17 software. The morphology of the nanofibers was studied by an SEM. Then, human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were cultured on the optimal scaffolds to investigate cellular toxicity of the scaffolds and cell adhesion.

    Findings

    The analysis of experiments showed that polyurethane concentration was the most significant parameter. An optimum combination to reach the smallest diameters was obtained at 12 wt% polymer concentration, 16 kV of the supply voltage, 0.1 mL/h feed rate and 15 cm tip-to-distance. The average diameter of the nanofibers was predicted in the range of 242.10 to 257.92 nm at a confidence level of 95%. The optimum diameter of the nanofibers was experimentally 258±30 nm, which is in good agreement with the estimated value of the Taguchi’s methodology. Cell viability was also reported to be 88.59% and the cells showed good adhesion to the scaffold. These scaffolds can show promising results in mimicking the extracellular matrix and thus in vascular tissue engineering.

    Keywords: vascular tissue engineering, electrospinning, polyurethane, Taguchi’s methodology, optimization
  • Hossein Bouhendi, Majid Ghiass *, Nakisa Yaghobi Pages 435-443
    Hypothesis

    Chemical recycling of poly(ethylene terephthalate) bottle waste and production of value-added materials are the most appropriate ways in accordance with the principles of sustainable development and environmental protection. To design and build industrial-scale recycling plants, kinetic data and the relationship between reaction rate and material concentration and temperature and, most importantly, the degradation reaction constant are required.

    Methods

    Chemical recycling of poly(ethylene terephthalate) was performed using more than five times the stoichiometric amount of monoethanolamine and without any catalyst. The product was characterized using the conventional polymer characterization methods such as Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric (TGA), and the elemental analysis. The aminolysis reaction was carried out at three temperatures of 120, 140, and 160°C and the kinetics of the aminolysis reaction and its relationship with temperature were determined by sampling and weighing the residual or unreacted amount of PET at consecutive times.

    Findings

    Complete chemical degradation or aminolysis of poly(ethylene terephthalate) and its conversion to bis(hydroxyethyl) terephthalamide (BHETA) were performed in the presence of an excessive amount of monoethanolamine. The assumption of the first-order degree kinetics regime was used and its accuracy was confirmed by calculation error values. Experiments were performed at three temperatures to determine the rate of PET aminolysis reaction with respect to reaction temperature. Degradation of aminolysis under heating conditions using a jacket system for the reactor showed less activation energy than heating conditions with microwave radiation.

    Keywords: Poly(ethylene terephthalate), Aminolysis, Chemical Recycling, kinetics, first-order reaction
  • Fatemeh Malakoutikhah, Seyed Amin Mirmohammadi, Javad Javad Mokhtari Aliabad, Mohammad Atai, Samahe Sadjadi, Naeimeh Bahri-Laleh * Pages 445-458
    Hypothesis

    Design and synthesis of self-curable solutions containing polyethylene glycol (PEG) and polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) is a simple and economical method to enhance the physical and mechanical properties of biodegradable PEG.

    Methods

    First POSS nanoparticles were treated with acryloyl chloride (AC) to obtain POSS-AC nano-powder. In another reaction, PEG was copolymerized with fumaryl chloride to prepare polyethylene glycol fumarate (PEGF). POSS-AC was subsequently dispersed in PEGF matrix in 1 and 2% (wt) in the presence and absence of N-vinyl pyrrolidone as a reactive diluent. The obtained slurries were photocured by blue light irradiation using camphorquinone as photoinitiator. The crystal structure, dispersion quality, crosslink ability, mechanical, thermal and thermomechanical characteristics of the prepared nanocomposites as well as crosslinked neat PEGF were studied by XRD, TEM, equilibrium swelling, tensile, TGA and DMTA tests, respectively.

    Findings

    The XRD pattern of nanocomposites did not show any sharp peak related to the aggregation and agglomeration of the nanoparticles. TEM pictures revealed good dispersion of POAA-AC nanoparticles with mean diameter within 10-50 nm range. Furthermore, the presence of POSS-AC and reactive diluent led to an increase in the Tg of cured PEGF (as a blank system) from -16°C to a value in the range of -13 to -3°C, gel content from 45% to 62-84%, storage modulus from 1.6 GPa to 2.2-3.3 GPa, maximum decomposition temperature from 395 °C to 408-432°C, and Young's modulus from 0.46 MPa to 1.2-1.6 MPa. As a result, the nanocomposites designed in this study exhibited good mechanical properties and fast curing which would be considered as potential candidates for tissue engineering and biomedical applications.

    Keywords: biodegradable, resin, Nanocomposite, photo-curable, polyethylene glycol