فهرست مطالب

پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران - سال هشتم شماره 3 (پیاپی 31، پاییز 1402)

مجله پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران
سال هشتم شماره 3 (پیاپی 31، پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/07
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمود حیدری صفحات 5-13

    یکی از کاربردهای اصلی پلیمر نیتروسلولز در صنعت تولید پیشرانه هاست. فرایند تولید پیشرانه شامل اختلاط نیتروسلولز با حلال ها و سایر افزودنی ها و تبدیل آن از حالت رشته ای به حالت غیررشته ای در طی ژلاتینه شدن و تشکیل ژل فیزیکی است. این ژل متعاقبا با استفاده از اکستروژن پیستونی یا اکستروژن پیچی تحت فرایندهای شکل دهی قرار می گیرد. یکی از مشکلات اصلی در فرایند تولید پیشرانه بر پایه نیتروسلولز، عدم یکنواختی و کنترل کیفیت محصول است. با وجود قابلیت بالای دانش ریولوژی به عنوان ابزار سنجش کنترل کیفیت مواد اولیه و فرایند تولید پیشرانه برپایه نیتروسلولز، این دانش کمتر مورد توجه محققان و تولیدکنندگان این حوزه قرار گرفته است. در این مقاله، مروری بر استفاده از دانش ریولوژی در بخش های مختلف تولید پیشرانه های برپایه نیتروسلولز از کنترل کیفیت مواد اولیه ورودی تا اختلاط و اکستروژن نهایی انجام شد. در ابتدا به رفتار ریولوژیکی آمیزه های نیتروسلولزی پرداخته شد. در ادامه تاثیر ریزساختار پلیمر نیتروسلولز بر رفتار ریولوژیکی محلول آن مورد بحث قرار گرفت. پدیده های تاثیرگذار بر اندازه گیری رفتار ریولوژی آمیزه همچون سرخوردگی در دیواره از دیگر موارد مورد بررسی بود. در نهایت مروری بر روش های کنترل کیفیت محصول پیشرانه برپایه نیتروسلولز با استفاده از توابع موادی مناسب و اصلاح فرایند تولید با استفاده از آن پرداخته شد.

    کلیدواژگان: نیتروسلولز، رئولوژی، توابع موادی، پیشرانه، سرخوردگی در دیواره
  • میلاد غنی، مرضیه کاویان صفحات 15-24

    در دهه های گذشته، مواد متخلخل توجه زیادی را در فیزیک، شیمی و علم مواد به خودشان جلب کرده اند. در میان ترکیبات مختلف، چارچوب های فلز-آلی (Metal organic frameworks, MOFs) و چارچوب های آلی کووالانسی (Covalent organic frameworks, COFs)، به عنوان مواد متخلخل بلوری، با سرعت بسیار بالایی توسعه یافتند. MOFها زیرگروهی از ترکیبات متخلخل محسوب می شوند که در آن ها، لیگاندهای آلی به همراه کاتیون های فلزی به یکدیگر متصل هستند. COFها مواد جامد آلی دو یا سه بعدی با ساختارهای گسترده هستند که در آن بلوک های سازنده توسط پیوندهای کووالانسی قوی به هم متصل هستند. این ترکیبات دارای مزایای منحصربه فردی از جمله ساختارهای کاملا تعریف شده و قابل تنظیم، سطح بزرگ، تخلخل بالا و سهولت اصلاح چارچوب هستند که آن ها را به بسترهای میزبان ایده آلی برای مهمانان مختلف از جمله پلیمرها، نانوذرات اکسید فلزی و نیمه هادی ها برای ایجاد چندسازه های مبتنی بر MOF یا COF تبدیل می کند. چندسازه ها نسبت به ترکیبات تک جزیی، همیشه خواص جدیدی را نشان می دهند که ناشی از اثرات هم افزایی آن ها است. بنابراین، برای بهبود بیشتر عملکرد و گسترش کاربردهای آن ها، تلاش های زیادی برای طراحی و ساخت انواع چندسازه های مبتنی بر MOF یا COF انجام شده است. از این رو، در این مطالعه ادغام MOFها و COFها، روش های ساخت آن ها و نیز کاربردهای این چندسازه ها، مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

    کلیدواژگان: چارچوب های فلز-آلی، چارچوب های آلی کووالانسی، چندسازه ی MOF@COF
  • حمیدرضا حیدری، مرضیه حسینی صفحات 25-37

    در سه دهه ی اخیر، تحقیقات بسیاری در زمینه ی پلیمرهای حافظه شکلی انجام شده و در چند سال گذشته نیز علاقه به تحقیق و پژوهش در این زمینه، مورد توجه فراوان قرار گرفته است. در این مطالعه به بازبینی جامع و کاملی در مورد ساختار، سازوکار، مدل و کاربردهای این دسته از پلیمرها پرداخته شده است. به طورکلی سازوکارهای پلیمرهای حافظه شکلی به سه گروه القای گرمایی مستقیم، القای گرمایی غیرمستقیم و القای نوری تقسیم می شوند و هر کدام واحد کلید مخصوص به خود را دارند که کنترل کننده ی ساختار شکل است. این کلیدها دارای فاز آمورف یا نیمه بلورین هستند که در دو سطح فازی و مولکولی تعریف می شوند. هم چنین افزایش خواص مکانیکی از جمله استحکام و چقرمگی پلیمرهای حافظه شکلی، از اهمیت بالایی برخوردار است که می تواند باعث افزایش کارایی آن ها شود. از پلیمرهای حافظه شکلی می توان در صنایع پزشکی، هوافضا، نساجی و غیره استفاده کرد. در صنایع نساجی، از فرایند الکتروریسی به عنوان روشی ساده و کارآمد برای تهیه ی الیاف پلیمری حافظه شکلی و توسعه ی ساختار آن ها استفاده می شود که سازوکار و نحوه ی تهیه ی این الیاف مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

    کلیدواژگان: پلیمرهای حافظه شکلی، محرک، واحد کلید، گرما، ساختار
  • عهدیه امجدی، فرشته براق جم صفحات 39-51

    پیشرفت ها در سنتز و تولید صنعتی نانومواد کربنی مانند نانولوله های کربنی (CNTها) به طور گسترده در صنعت مواد پلیمری در چند دهه گذشته به کار گرفته شده است که منجر به ایجاد گروهی از کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با نانولوله های کربنی شده است. کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با CNTها دارای قابلیت استفاده در کاربردهای گوناگون مانند صنایع نظامی، صنایع حمل ونقل، هوافضا، خودرو و تجهیزات ورزشی هستند. CNTها دارای خواص حرارتی، الکتریکی و مکانیکی مطلوب و همچنین چگالی پایین هستند که محققان را به استفاده از آن ها در ساخت کامپوزیت های پلیمری ترغیب می کند. کامپوزیت های پلمیری به دلیل داشتن وزن پایین، خواص مکانیکی مطلوب و فرایندهای تولید متنوع نسبت به سایر انواع کامپوزیت ها و مواد مهندسی دیگر، مورد استقبال بسیاری از پژوهشگران و صنعتگران قرار گرفته است. از طرفی CNTها به دلیل ابعاد نانومتری و نیز استحکام خارق العاده، به عنوان تقویت کننده های مکانیکی برای کاربردهای ساختاری مختلف منحصربه فرد هستند. در این مطالعه مروری سعی شده است پژوهش های انجام شده در زمینه خواص مکانیکی کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با CNT بررسی شود. در ادامه تاثیر چندین عامل موثر بر خواص مکانیکی کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با CNT از جمله مقدار، شکل و سطح تماس عامل تقویت کننده با ماتریس پلیمری مشخص شد.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پلیمر، عامل تقویت کننده، نانولوله های کربنی، خواص مکانیکی
  • محمدحسین کرمی، مجید عبدوس، ماندانا کرمی صفحات 53-64

    کیتوسان به عنوان زیستپلیمری طبیعی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. اصلاح کیتوسان برای کاربردهای مختلف می تواند به راحتی با توجه به گروه های فعال فراوان (NH2 و OH) در زنجیره اصلی به دست آید. رهایش کنترل شده دارو موجب می شود که سرعت رهایش دارو برای داروهای با رهایش طولانی، مدت قابل پیش بینی و تکرارپذیری داشته باشد. سامانه های دارورسانی تهیه شده از نانوذرات، مزایای متعددی از جمله بهبود کارایی و کاهش سمیت از خود نشان می دهند. استفاده از سامانه های دارورسانی بر پایه نانوذرات بارگذاری شده با عوامل ضد سرطان، روشی موثر برای هدف گیری سلول های سرطانی است. این سامانه ها با قابلیت نفوذ بهتر در داخل سلول ها، دارو را به صورت هدفمند در سلول ها ترکیب می کنند. همچنین، به دلیل افزایش نفوذپذیری (EPR)، امکان تجمع بهتر داروها در محل تومور فراهم می شود. در بیشتر تحقیقات اندازه ذرات مناسب برای رهایش هدفمند نانوحامل های دارویی را مقدار کمتر از 300 یا 200 نانومتر گزارش کرده اند. این مقدار مناسب برای کاربرد رهایش دارو برای انتشار در بین بافت ها است و باعث ایجاد اثر افزایش نفوذپذیری می شود. این مطالعه برای اولین بار به بررسی و تحلیل اندازه ذرات و پتانسیل زتا(بار سطحی) نانوحامل های دارویی پایه کیتوسان از طریق آزمون های پراکنش نوری دینامیکی و میکروسکوپ الکترونی در بهبود رهایش داروی ضد تومور 5 فلورواوراسیل می پردازد.

    کلیدواژگان: کیتوسان، نانوحامل، 5 فلورواوراسیل، تومور، اندازه ذرات
  • محسن صدرالدینی، امین علمداری صفحات 65-75

    چارچوب های آلی-فلزی (MOF) یا پلیمرهای کیوردیناسیونی متخلخل از خودآرایی گره های فلزی و پیوندهای آلی تشکیل می شوند که چارچوب بلوری نانومتخلخل را ایجاد می کنند. تخلخل بسیار بالا، مساحت سطح ویژه بالا، اندازه منافذ قابل تنظیم و پایداری خوب از شاخص ترین خواص MOF ها هستند. روند نوظهور در تحقیقات MOF ها، هیبریدسازی با مواد انعطاف پذیر نظیر پلیمرها است. پلیمرها دارای ویژگی های منحصربه فردی مانند نرمی، پایداری حرارتی و شیمیایی، خواص نوری مناسب و فرایندپذیری آسان هستند که می توانند با MOF ها ترکیب شوند تا ساختارهای هیبریدی با معماری پیچیده و خواص منحصربه فرد پدید آورند. از مهم ترین کاربردهای بدیع هیبریدهای پلیمر/MOF می توان به جداسازی و جذب گاز، غشاهای تبادل یون و نانوصافی، حسگرها، کاتالیزورها، زیست پزشکی و... اشاره کرد. هدف از این مقاله بررسی انواع روش های هیبریدسازی MOF ها و پلیمرها و همچنین کاربردهای جذاب این مواد هیبریدی است.

    کلیدواژگان: چارچوب آلی-فلزی، نانومتخلخل، هیبرید پلیمر، چارچوب آلی-فلزی، کامپوزیت
|
  • Mahmoud Heydari Pages 5-13

    One of the main applications of nitrocellulose polymer is producing propellants. The propellant production process includes mixing nitrocellulose with solvents and other additives and converting it from a fibrous to a non-fibrous state during gelatinization and physical gel formation. This gel is subsequently subjected to shaping processes using ram or screw extrusion. One of the main problems in producing propellant based on nitrocellulose is the lack of uniformity and product quality control. Despite the high capability of rheology knowledge as a powerful tool for measuring the quality control of raw materials and the production process of propellant based on nitrocellulose, this knowledge has received less attention from researchers and manufacturers in this field. This article reviewed the use of rheology in different parts of the production of nitrocellulose-based propellants, from the quality control of the incoming raw materials to the final mixing and extrusion. At first, the rheological behavior of nitrocellulose mixtures was discussed. Next, the effect of nitrocellulose polymer microstructure on the rheological behavior of its solution was discussed. Phenomena affecting the measurement of the rheological behavior of the mixture, such as wall slippage, were among the other cases investigated. Finally, a review of the quality control methods of nitrocellulose-based propellant products using appropriate material functions and production process modification was discussed.

    Keywords: nitrocellulose, rheology, material functions, propellant, slip wall
  • Milad Ghani, Marziyeh Kavian Pages 15-24

    In the past decades, porous materials have attracted a lot of attention in physics, chemistry and materials science. Among various compounds, metal-organic frameworks (Metal organic frameworks, MOFs) and covalent organic frameworks (COFs), as crystalline porous materials, were developed at a very high speed. MOFs are a subgroup of porous compounds in which organic ligands are connected together with metal cations. COFs are two- or three-dimensional organic solids with extended structures in which the building blocks are connected by strong covalent bonds. These compounds have unique advantages including well-defined and tunable structures, large surface area, high porosity, and ease of framework modification, which make them ideal host substrates for various guests including polymers, metal oxide nanoparticles, and semiconductors to create Converts MOF or COF-based multistructures. Compared to single-component compounds, polycomposites always show new properties due to their synergistic effects. Therefore, to further improve their performance and expand their applications, many efforts have been made to design and fabricate various MOF or COF-based multi-structures. Therefore, in this study, the integration of MOFs and COFs, their manufacturing methods, and the applications of these multiple structures will be investigated. Moreover, the capability of the prepared sorbents in various fields such as sorbent, catalysis and other format will be discussed. Metal–organic frameworks (MOFs) are a class of compounds consisting of metal clusters (also known as SBUs) coordinated to organic ligands to form one-, two-, or three-dimensional structures.

    Keywords: MOF, COF, MOF@COF composites, Applications
  • Hamidreza Haydari, Marziyeh Hosseini Pages 25-37

    In the last three decades, many researches have been conducted in the field of shape memory polymers, and in the past few years, the interest in research in this field has received a lot of attention. In this study, a comprehensive and complete review of the structure, mechanism, model and applications of this category of polymers has been done. In general, the mechanisms of shape memory polymers are divided into three groups: direct thermal induction, indirect thermal induction, and optical induction, and each has its own switch unit that controls the shape structure. These switches have amorphous and semi-crystalline phase, which are defined in two phase and molecular levels. Also, increasing the mechanical properties, including the strength and toughness of shape memory polymers, is of great importance, which can increase their efficiency. Shape memory polymers can be used in medical, aerospace, textile and other industries. In the textile industry, the electrospinning process is used as a simple and efficient method for the preparation of shape memory polymer fibers and the development of their structure, and the mechanism and method of preparation of these fibers will be investigated. In the last three decades, many researches have been conducted in the field of shape memory polymers, and in the past few years, the interest in research in this field has received a lot of attention. In this study, a comprehensive and complete review of the structure, mechanism, model and applications of this category of polymers has been done.

    Keywords: Shape memory polymers, Actuator, Switch unit, Heat, Structure
  • Ahdieh Amjadi, Fereshteh Barragh Jam Pages 39-51

    Advances in the synthesis and industrial production of carbon nanomaterials, particularly carbon nanotubes (CNTs) have been widely used in the polymer materials industry in the past few decades, leading to the creation of a group of carbon nanotube-reinforced polymer composites that exhibit the potential to be used in several applications, such as military, transportation, aerospace, automotive, and sports equipment. The advantageous thermal, electrical, and mechanical properties of CNTs, in conjunction with their low density, which encourages researchers to use them in making polymer composites. Polymeric composites have been welcomed by many researchers and industrialists due to their special properties including low weight, favorable mechanical properties and diverse production processes compared to other types of composites and other engineering materials. On the other hand, CNTs are unique as mechanical reinforcement components for structural applications due to their nanometer dimensions and extraordinary strength. Therefore, in this review study, an attempt has been made to examine the researches carried out in the field of mechanical properties of polymer composites reinforced with CNT. The implications of several factors affecting mechanical properties of CNT reinforced polymer composites such as amount, shape, and contact area of the reinforcing agents with the polymer matrix, have been highlighted.

    Keywords: Nanocomposite, Polymer, Reinforcing Agent, Carbon Nanotubes, Mechanical Properties
  • MohammadHossein Karami, Majid Abdouss, Mandana Karami Pages 53-64

    Chitosan has been widely used as a natural biopolymer. The modification of chitosan for various applications can be easily achieved due to the abundant active groups (NH2 and OH) in the main chain. Controlled drug release makes the drug release rate predictable and repeatable for prolonged release drugs. Drug delivery systems prepared from nanoparticles show several advantages, including improved efficiency and reduced toxicity. Using drug delivery systems based on nanoparticles loaded with anti-cancer agents is an effective method for targeting cancer cells. These systems, with the ability to penetrate better inside the cells, combine the drug in a targeted way in the cells. Also, due to the enhanced permeability and retention (EPR), the possibility of better accumulation of drugs in the tumor site is provided. In most researches, the suitable particle size for the targeted release of drug nanocarriers has been reported to be less than 300 or 200 nm. This amount is suitable for the application of drug release for diffusion among tissues and causes the effect of increasing permeability. In this study, for the first time, it examines and analyzes the particle size and zeta potential (surface charge) of chitosan-based nanocarriers through dynamic light scattering and electron microscope tests in improving the release of the antitumor drug, 5-fluorouracil.

    Keywords: Chitosan, Nanocarrier, 5-Fluorouracil, Tumor, Particle Size
  • Mohsen Sadroddini, Amin Alamdari Pages 65-75

    Metal-organic frameworks (MOFs) or porous coordination polymers (PCPs) are formed through the self-assembly of metal nodes and organic bonds, resulting in a nanoporous crystalline framework. High porosity, high specific surface area, adjustable pore size and good stability are some of their most significant attributes. Hybridization with flexible materials like polymers is an emerging trend in MOF research. Polymers possess distinctive characteristics, including softness, thermal and chemical stability, suitable optical properties, and ease of processing. These properties can be combined with MOFs to produce hybrid structures with intricate architecture and distinctive characteristics. Among the most important novel applications of the polymer/MOF hybrids are gas separation and adsorption, ion exchange membranes and nanofiltration, sensors, catalysts, biomedical, etc. The objective of this article is to investigate the hybridization technique of MOFs and polymers, as well as the attractive applications of these hybrid materials. Metal-organic frameworks (MOFs) or porous coordination polymers (PCPs) are formed through the self-assembly of metal nodes and organic bonds, resulting in a nanoporous crystalline framework. High porosity, high specific surface area, adjustable pore size and good stability are some of their most significant attributes. Hybridization with flexible materials like polymers is an emerging trend in MOF research. Polymers possess distinctive characteristics, including softness, thermal and chemical stability, suitable optical properties, and ease of processing. These properties can be combined with MOFs to produce hybrid structures with intricate architecture and distinctive characteristics.

    Keywords: metal-organic framework (MOF), Nanoporous, Polymer, MOF hybrid, polymerization, synthesis