فهرست مطالب

مجله پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران
سال هشتم شماره 2 (پیاپی 30، تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/29
  • تعداد عناوین: 6
|
  • زهرا دانش فر * صفحات 5-17

    تقاضا برای عناصر نادر خاکی به دلیل کاربردهای بالقوه صنعتی در کاتالیزورها، آهنرباها، آلیاژهای باتری، سرامیک به طور قابل توجهی افزایش یافته است. علاوه بر این، خواص شیمیایی و فیزیکی مشابه این عناصر باعث شده که جداسازی آن ها دشوار باشد و پیشرفت در فرایند جداسازی این عناصر مزایای جهانی زیادی به همراه خواهد داشت. در میان روش های بهبودیافته، روش غشا به عنوان روشی پایدار با عملکرد آسان در جداسازی مورد توجه زیادی قرار گرفته است و غشاهای متعددی برای جداسازی طراحی شده اند. غشاهای درون پلیمری نسل جدید غشای غیر مایع است که با روش ساده ریخته گری محلولی حاوی فازهای مایع (استخراج کننده، نرم کننده/ اصلاح کننده) و پلیمرهای پایه ساخته می شود. غشاهای درون پلیمری به دلیل امکان استخراج و دفع هم زمان، گزینش پذیری بالا، پایداری عالی، کاربرد ساده، هزینه نسبتا کم و مصرف انرژی کم، مزایای زیادی دارند. بنابراین در این مطالعه مروری بر غشاهای درون پلیمری گزارش شده در مطالعات تا به امروز ارایه می شود و عملکرد، نفوذپذیری و پایداری غشا با توجه به پلیمر پایه، استخراج کننده، نرم کننده و اصلاح کننده های مورد استفاده بررسی می شود.

    کلیدواژگان: عناصر نادر خاکی، غشاهای مایع و غیر مایع، غشاء درون پلیمری، نفوذ پذیری، پایداری
  • زهرا خوبی آرانی * صفحات 19-31

    منبع اصلی لاستیک های ضایعاتی، تایرهای فرسوده است. بازیافت این تایرها به دلیل حجم بالای تولید و ساختار بسیار شبکه ای و درنتیجه ماهیت زیست تخریب ناپذیر از نظر محیط زیست اهمیت زیادی دارد. این امر منجر به لزوم یافتن روش های آسان، ارزان و با مصرف بهینه انرژی برای بازیافت تایرهای فرسوده شده است. تاکنون، مطالعات زیادی به بهبود روش های بازیافت متداول و معرفی روش های جدید برای مدیریت تایرهای فرسوده اختصاص داده شده اند. روکش مجدد، سوزاندن، گرماکافت و آسیاب کردن، روش های بازیافت تایرهای فرسوده هستند. با فرایند روکش مجدد، می توان عمر تایر استفاده شده را با حذف آج قبلی و اعمال آج جدید افزایش داد. در اثر سوزاندن تایرهای فرسوده می توان از انرژی بازیابی شده به عنوان منبع سوخت برای تولید بخار، انرژی الکتریکی و انرژی لازم در تهیه خمیر کاغذ، کاغذ، آهک و فولاد استفاده کرد. با تجزیه گرمایی تایرهای فرسوده در فرایند گرماکافت، می توان نفت، گاز و زغال به دست آورد. روش اصلی بازیافت تایرهای فرسوده، آسیاب کردن آن ها برای جاسازی ذرات در زمینه های پلیمری است. خرد کردن محیطی و سرمایشی رایج ترین روش های آسیاب کردن تایرهای فرسوده است. کاهش اندازه ذرات منجر به سطح ویژه بزرگ تر و توزیع بهتر آن ها در زمینه های پلیمری می شود. از این ذرات می توان به عنوان پرکننده در آسفالت، بتون و پلیمرهای شکننده استفاده کرد.

    کلیدواژگان: تایر، بازیافت، لاستیک
  • محمدحسین کرمی، مجید عبدوس *، محمدرضا کلایی، امید مرادی صفحات 33-50

    هیدروژل ها شبکه های سه بعدی از پلیمرهای آب دوست هستند که قادر به جذب و نگهداری مقادیر قابل توجهی از مایعات هستند. همچنین به طور گسترده در بهبود زخم، مهندسی بافت غضروف، مهندسی بافت استخوان، رهایش پروتیین ها، فاکتورهای رشد و آنتی بیوتیک ها استفاده می شود. در دهه های گذشته، تحقیقات زیادی برای تسریع بهبود زخم و رهایش دارو انجام شده است. داربست های مبتنی بر هیدروژل در هر دو مورد یک راه حل تکراری بوده اند. باوجوداین که پایداری مکانیکی آن ها همچنان چالش محسوب می شود، برخی از آن ها در حال حاضر به بازار رسیده اند. برای غلبه بر این محدودیت، تقویت هیدروژل ها با الیاف مورد بررسی قرار گرفته است. شباهت ساختاری کامپوزیت های هیدروژل حاوی الیاف به بافت های طبیعی نیروی محرکه ای برای بهینه سازی و کاربرد این سامانه ها در زیست پزشکی بوده است. ترکیب فنون تشکیل هیدروژل و روش های ریسندگی الیاف در توسعه سامانه های داربست با استحکام مکانیکی بهبودیافته و خواص دارویی بسیار مهم بوده است. هیدروژل توانایی جذب ترشحات و حفظ تعادل رطوبت در محل زخم را دارد و الیاف از ساختار ماتریس سلول خارجی پیروی می کند. انتظار می رود ترکیب این دو ساختار در داربست با ایجاد محیطی مناسب با شناسایی و اتصال سلولی با فضای مرطوب و تنفسی مورد نیاز برای تشکیل بافت سالم، بهبود را تسهیل کند. اصلاح سطح الیاف به روش فیزیکی و شیمیایی باعث بهبود عملکرد کامپوزیت های هیدروژلی حای الیاف می شود.

    کلیدواژگان: کامپوزیت های هیدروژلی حاوی الیاف، دارورسانی، زخم پوش، پلیمرهای زیست سازگار، داربست
  • مهری ندیری نیری صفحات 51-62

    وسعت دامنه کاربرد الاستومرها تا حدود زیادی به سبب قابلیت ترکیب آن ها با تعداد بسیار زیادی از مواد شیمیایی و افزودنی هایی نظیر مواد کمک نرم کننده (Mastication Aids)، مواد شیمیایی ولکانش کننده، مواد شیمیایی محافظت کننده در برابر فرسودگی، پر کننده ها، نرم کننده ها، عامل های اسفنجی کننده و غیره است. اصولا ماهیت الاستومر، تعیین کننده خواص اصلی محصولی است که از آن الاستومر تهیه می شود، اما این خواص را می توان به میزان قابل ملاحظه ای با استفاده از انواع مواد اشاره شده در فوق و مقادیر متفاوت آن ها در فرمول محصول تغییر داد. از سوی دیگر، مواد شیمیایی و پر کننده ها روی رفتار آمیزه های الاستومری حین اختلاط و فراورش اثر گذاشته و وولکانش آن ها را امکان پذیر می سازند، همچنین، این امکان را فراهم می سازند که خواص آمیزه های وولکانش شده را بتوان در مقیاس وسیعی تغییر داد و آن ها را در بسیاری از کاربردها استفاده کرد. آمیزه کار یا کارشناس آمیزه کاری غالبا از تمامی فرصت ها و امکاناتی که در دسترس اوست استفاده می کند تا راحت تر بتواند به ویژگی های موردنظر در آمیزه دست پیدا کند. رسیدن به این ویژگی ها، مستلزم داشتن دانش بالایی در رابطه با مواد شیمیایی و افزودنی های مورد استفاده در تهیه آمیزه است. با توجه به اهمیت مواد شیمیایی در صنعت لاستیک، در این مقاله در صدد برآمدیم که به توصیف جامعی از انواع مواد شیمیایی مورد نیاز برای ساخت لاستیک از جمله کایوچو ها، پر کننده ها، نرم کننده ها، فعال کننده ها، محافظت کننده ها، عوامل پختی و کمک فرایند ها بپردازیم.

    کلیدواژگان: الاستومر، مواد شیمیایی و افزودنی ها، آمیزه، ولکانیزاسیون، صنعت لاستیک
  • محمد رسولی، سهیلا کاشانیان * صفحات 63-75

    مهندسی بافت علمی است که از ترکیب داربست، سلول و مولکول های زیستی فعال برای ساخت بافتی با هدف بازسازی یا حفظ عملکرد و بهبود بافت آسیب دیده یا حتی اندامی در آزمایشگاه استفاده می کند. پوست و غضروف مصنوعی ازجمله بافت های مهندسی شده ای هستند که سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) آن ها را برای استفاده بالینی تایید کرده است. دقت در طراحی و ساخت داربست با خواص ایده آل مانند زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری، ویژگی های مکانیکی و سطحی برای کاربرد در مهندسی بافت بسیار مهم است. علاوه بر این، این روش ها باید بتوانند داربست های ساخته شده را از حالت بالقوه به کاربردهای بالفعل ترجمه کنند. فناوری های ساخت متعددی برای طراحی داربست های سه بعدی ایده آل با ساختارهای نانو و میکرو کنترل شده برای دستیابی به پاسخ زیستی نهایی استفاده شده اند. این بررسی برنامه های کاربردی و پارامترهای ایده آل (زیستی، مکانیکی و زیست تخریب پذیری) داربست ها را برای مهندسی های مختلف زیست پزشکی و بافت برجسته می کند. این بررسی به طور مفصل در مورد روش های مختلف طراحی توسعه یافته و استفاده شده برای طراحی ساخت داربست ها بحث می کند در این روش ها شامل ریخته گری با حلال/ حلال شویی (Leaching) ذرات، خشک کردن انجمادی، جداسازی فاز ناشی از حرارت (TIPS)، کف گازی (GF)، فوم پودری، سل-ژل، ریسندگی الکتریکی، سنگ نگاری فضایی (SLA)، مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)، تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)، روش جت حامل، چاپ جوهرافشان، چاپ زیستی به کمک لیزر، نوشتن سلولی مستقیم و تولید افزودنی مبتنی بر فلز با تمرکز بر مزایا، محدودیت ها و کاربرد آن ها در مهندسی بافت مورد بررسی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: مهندسی بافت، داربست، سلول های بنیادی، نانو فناوری
  • فرزاد مهرجو *، محمدصابر باغخانی پور، امیر علم صفحات 77-91

    وجود یون های فلزات سنگین در پساب های آلوده تهدیدی جدی برای سلامت انسان بوده و دفع صحیح آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از غشاهای نانوصافش (Nanofiltration) به دلیل عملکرد کارآمد، طراحی سازگار و مقرون به صرفه بودن، به عنوان یکی از موثرترین روش های حذف یون فلزات سنگین از پساب مطرح شده است. غشاهای نانوصافش (NF) ایجادشده از مواد پیشرفته به دلیل توانایی آن ها در آلودگی پساب در شرایط مختلف به طور فزاینده ای محبوب شده اند. ثابت شده است که ویژگی های غشای نانوصافش (NF) برای حذف کارآمد یون های فلزات سنگین از پساب، روش های پلیمرشدن سطحی و پیوند، همراه با افزودن پرکننده های نانو، موثرترین روش های اصلاح هستند. این پژوهش مروری بر فرایندهای اصلاح و عملکرد غشای نانوصافش (NF) برای حذف فلزات سنگین از پساب و همچنین بررسی کاربرد این غشاها برای تصفیه پساب یون فلزات سنگین است. بازده تصفیه بسیار بالا، مانند 90/99 %، با استفاده از غشاهای متشکل از پلی وینیل آمین (Polyvinyl Amine) و گلوتارآلدیید (Glutaraldehyde) برای حذف کروم سه ظرفیتی از پساب به دست آمده است. با این حال، غشاهای نانوصافش (NF) دارای معایب خاصی از جمله رسوب غشا هستند که تمیز کردن مکرر غشا بر طول عمر آن تاثیر می گذارد.

    کلیدواژگان: غشاء، نانوصافش، فلزات سنگین، حذف، پساب
|
  • Zahra Daneshfar * Pages 5-17

    The demand for rare earth elements has increased significantly due to potential industrial applications such as catalysts, magnets, battery alloys, ceramics. However, the separation and recovery of rare earth metals are very difficult due to their similar chemical properties and ionic radius, so progress in the separation process of these elements will bring many global benefits. Among the improved methods, the membrane technique has received much attention as a stable method with easy operation in the separation of such metals, and several membranes have been designed for separation. This article provides a summary of the types of membranes in the separation of rare earth elements in terms of extraction performance, transfer efficiency, and membrane stability. Polymer inclusion membranes are a new generation of non-liquid membrane that is made by a simple method of casting a solution containing liquid phases (carrier, plasticizer /modifier) and base polymers. Polymer inclusion membranes due to the possibility of simultaneous extraction and back-extraction, high selectivity, excellent stability, reusability, simple applicability, relatively low cost, and low energy consumption, it provides a great advantage in both the separation and purification of metal ions. Therefore, in this study, an overview of the PIMs reported in the studies to date is presented and the performance, permeability and stability of the membrane are discussed according to the base polymer, carrier, plasticizer and modifiers used.

    Keywords: Rare earth metals, Liquid& non-liquid membranes, Polymer inclusion membrane, Permeability, Stability
  • Zahra Khoubi-Arani * Pages 19-31

    Waste tires are the main source of waste rubbers. Their recycling raises environmental concerns due to the high volume of production as well as a very crosslinked and non-biodegradable structure. This leads to finding easy, low-cost, and energy-efficient methods for recycling waste tires. To now, many studies have been devoted to the improvement of conventional recycling methods and the introduction of new ones for the management of waste tires. Methods for recycling waste tires include retreading, incineration, pyrolysis, and grinding. The lifetime of a tire can be extended using the retreading process, in which the old tread is removed and a new one is inserted. The produced energy from the incineration of the waste tire can be used as a fuel source for steam, electrical energy, paper paste, paper, lime, and steel production. In the pyrolysis process, oil, gas, and char are produced through thermal decomposition. The main method of waste tire recycling is grinding for the incorporation of produced particles in the polymer matrices. The ambient and cryogenic grinding are the most conventional methods for grinding waste tires. The size reduction results in a higher specific area and better distribution of rubber particles in the matrix. The produced particles can be used as fillers in asphalt, concrete and glassy polymers.

    Keywords: Tire, Recycling, Rubber
  • Mohammad Hossein Karami, Majid Abdouss *, Mohammadreza Kalaee, Omid Moradi Pages 33-50

    Hydrogels are three-dimensional networks of hydrophilic polymers capable of absorbing and retaining significant amounts of fluids, which are also widely applied in wound healing, cartilage tissue engineering, bone tissue engineering, release of proteins, growth factors, and antibiotics. In the past decades, a lot of research has been done to accelerate wound healing. Hydrogel-based scaffolds have been a recurring solution in both cases, although their mechanical stability remains a challenge, some of which have already reached the market. To overcome this limitation, the reinforcement of hydrogels with fibers has been investigated. The structural similarity of hydrogel fiber composites to natural tissues has been a driving force for the optimization and exploration of these systems in biomedicine. Indeed, the combination of hydrogel formation techniques and fiber spinning methods has been very important in the development of scaffold systems with improved mechanical strength and medicinal properties. Hydrogel has the ability to absorb secretions and maintain moisture balance in the wound. In turn, the fibers follow the structure of the extracellular matrix (ECM). The combination of these two structures (fiber and hydrogel ) in a scaffold is expected to facilitate healing by creating a suitable environment by identifying and connecting cells with the moist and breathing space required for healthy tissue formation. Modifying the surface of fibers by physical and chemical methods improves the performance of hydrogel composites containing

    Keywords: Hydrogel Composites Containing Fibers, Drug Delivery, Wound Dressings, Biocompatible Polymers, Scaffolds
  • mehri nadiri niri * Pages 51-62

    The scope of application of elastomers is largely due to their ability to be combined with a large number of chemicals and additives such as softening aids, vulcanizing chemicals, aging protectors, fillers, softeners, sponging agents and so on. Basically, the nature of an elastomer determines the main properties of the product from which the elastomer is prepared, but these properties can be significantly changed by using the types of materials mentioned above and their different amounts in the product formula. On the other hand, chemicals and fillers affect the behavior of elastomeric mixtures during mixing and processing and make their vulcanization possible, also, they make it possible to change the properties of vulcanized mixtures on a large scale and use them in many applications. A mixologist often uses all the opportunities and facilities available to him in order to more easily achieve to the desired characteristics in a mixture. Achieving these characteristics requires a high level of knowledge about chemicals and additives used in the preparation of a compound. Considering the importance of chemicals in the rubber industry, in this article we tried to describe comprehensively the types of chemicals needed to make rubber, including rubbers, fillers, softeners, activators, antioxidants, curing agents and process aids.

    Keywords: Elastomer, Chemicals, Additives, Compound, Vulcanization, Rubber Industry
  • Mohammad Rasouli, Soheila Kashanian * Pages 63-75

    Tissue engineering is a science that uses the combination of scaffolds, cells and active biomolecules to make a tissue in order to restore or maintain the function and improve the damaged tissue or even an organ in the laboratory. Artificial skin and cartilage are among the engineered tissues that have been approved by the US Food and Drug Administration (FDA) for clinical use. Accuracy in the design and fabrication of scaffolds with ideal properties such as biocompatibility, biodegradability, mechanical and surface properties is very important for applications in tissue engineering. Furthermore, these techniques should be able to translate the fabricated scaffolds from potential to actual applications. Several fabrication technologies have been used to design ideal 3D scaffolds with controlled nano- and micro-structures to achieve the ultimate biological response. This review highlights the applications and ideal parameters (biological, mechanical and biodegradability) of scaffolds for various biomedical and tissue engineering applications. This review discusses in detail the various design methods developed and used to design scaffolds, namely solvent casting/particle leaching, freeze drying, thermally induced phase separation (TIPS), gas foaming. (GF), powder foam, sol-gel, electrospinning, stereolithography (SLA), fused deposition modeling (FDM), selective laser sintering (SLS), jet binder technique, inkjet printing, laser-assisted bioprinting, writing It reviews direct cell and metal-based additive manufacturing, focusing on their advantages, limitations, and applications in tissue engineering.

    Keywords: Tissue engineering, scaffold, stem cells, nanotechnology
  • Farzad Mehrjo *, MohammadSaber Baghkhanipour, Amir Alam Pages 77-91

    The presence of heavy metal ions in polluted wastewater represents a serious threat to human health, making proper disposal extremely important. The utilization of nanofiltration (NF) membranes has emerged as one of the most effective methods of heavy metal ion removal from wastewater due to their efficient operation, adaptable design, and affordability. NF membranes created from advanced materials are becoming increasingly popular due to their ability to depollute wastewater in a variety of circumstances. Tailoring the NF membrane’s properties to efficiently remove heavy metal ions from wastewater, interfacial polymerization, and grafting techniques, along with the addition of nano-fillers, have proven to be the most effective modification methods. This paper presents a review of the modification processes and NF membrane performances for the removal of heavy metals from wastewater, as well as the application of these membranes for heavy metal ion wastewater treatment. Very high treatment efficiencies, such as 99.90%, have been achieved using membranes composed of polyvinyl amine (PVAM) and glutaraldehyde (GA) for Cr3+ removal from wastewater. However, nanofiltration membranes have certain drawbacks, such as fouling of the NF However, nanofiltration membranes have certain drawbacks, such as fouling of the NF membrane. Repeated cleaning of the membrane influences its lifetime. membrane. Repeated cleaning of the membrane influences its lifetime.

    Keywords: Membranes, Nanofiltration, Heavy metal, Removal, Wastewater