هدف از انجام این پروژه، تهیه و شناسایی پلی (آمید-ایمید) جدید و نانو کامپوزیت های آن بر پایه سپیولایت می باشد که از خواص حرارتی و مکانیکی بهبود یافته ای برخوردار باشد. بدین ترتیب طراحی و سنتز مونومر جدیدی که بتواند خواص مورد نظر را به پلیمر القا کند مورد توجه قرار گرفت.در ابتدا از واکنش جانشینی 1،8-دی آمینو-3،6-دی اکسااکتان با 6-کلرونیکوتینویل کلرید ترکیب دی کلرو تهیه شد.سپس از واکنش این ماده با 5-آمینو-1-نفتل ترکیب دی آمین سنتز شد ومورد شناسایی قرار گرفت.از واکنش این دی آمین با دی انیدرید "هگزا فلوئوروایزوپروپیلیدین دیفتالیکانیدرید"(fda6) محلول پلی آمیک اسید مربوطه تهیه گردید.به منظور تهیه فیلم پلی ایمیدی،محلول پلی آمیک اسید در یک چرخه حرارتی تحتاتمسفر هوا قرار گرفت و نهایتا پلی (آمید-ایمید) مربوطه تهیه گردید. در مرحله بعدی نانو ذرات سپیولایت به عنوان یک گونه ویژه رس سوزنی شکل با خواص مورد نظر توسط امواج فرا صوت با درصدهای 1%،3% و 5%وزنی به ساختار پلی آمیک اسید وارد و تحت چرخه حرارتی خاصی به مدت 6 ساعت در دمای 60 درجه برای حذف حلال و دردماهای 180،120،200 و 300 هر کدام به مدت یک ساعت برای ایمیدی شدن قرار گرفت و درنهایت نانوکامپوزیت های پلی (آمید-ایمید)ی مربوطه تهیه شدند. پلی(آمید ایمید) ونانوکامپوزیت های مربوطه با روش های مختلف طیف سنجی شناسایی شدند.همچنین خواص حرارتی، مکانیکی ومورفولوژی آن ها مورد مطالعه قرار گرفت. طبق بررسی های انجام گرفته در این پژوهش مشخص شد اگرچه پلی (آمید- ایمید) تهیه شده از پایداری حرارتی بالا و خواص مکانیکی مطلوبی برخوردار بود اما افزایش نانوذرات سپیولایت به ماتریس این پلیمر در مقادیر1 و 3 درصد وزنی منجر به افزایش پایداری حرارتی و خواص مکانیکی گردید. ضمن اینکه افزایش بیش از 3 درصد وزنی از نانو ذره تاثیر قابل ملاحظه ای در خواص پلیمر نهایی نخواهد داشت.

بحث آلودگی باکتریایی بحث پایان ناپذیری است و همواره مسائل و مشکلات ناشی از آن گریبان گیر زندگی بشر بوده است. همین امر محققین را به فکر مقابله جدی با آلودگی باکتریایی واداشته، به طوری که در دو دهه اخیر مطالعات بیشماری در این زمینه صورت گرفته است. گسترش و توسعه پلیمرهای ضدباکتری، به عنوان یکی از مهمترین راهکارهای مقابله با میکروارگانیسم های بیماری زا مورد توجه می باشد. از جمله کاربرد های مهم پلیمرهای ضدباکتری در تهیه پوشش ها است. با وجود تحقیقاتی که در این زمینه صورت گرفته است، هم چنان نیاز به پوشش های با فعالیت ضدباکتری بالا و زیست سازگاری مناسب که بتوانند برای پوشش دهی تجهیزات پزشکی درون تنی و برون تنی به کار گرفته شوند، وجود دارد. محور اصلی این پژوهش ساخت پوشش های پلی یورتانی ضدباکتری بر پایه روغن سویا با خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی مناسب و میزان زیست سازگاری و فعالیت ضدباکتری مطلوب است. استفاده از ترکیبات آمونیوم چهارتایی و 1و2و3-تری آزول که دارای فعالیت ضدباکتری نسبت به طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها هستند، مد نظر قرار گرفت. برای این منظور، روغن سویا اپوکسیده طی روش های گوناگونی با گروه های هیدروکسی، آمونیوم چهارتایی و 1و2و3-تری آزول عامل دار شد. از واکنش گروه های هیدروکسی پلی ال های عامل دار تهیه شده و مونومر های دی ایزوسیاناتی پوشش های پلی یورتانی ساخته شدند. از روش های طیف سنجی برای بررسی ساختار شیمیایی پلی ال ها و پوشش های پلی یورتانی تهیه شده استفاده شد. تاثیر حضور گروه های آمونیوم چهارتایی و 1و2و3-تری آزول بر خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی پوشش های ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. میزان زیست سازگاری پوششهای پلی یورتانی از طریق مطالعه مورفولوژی و میزان زنده مانی سلول های فیبروبلاست موشی l929 در تماس با آنها و عصاره استخراج شده از آنها مطالعه شد. فعالیت ضدباکتری پوششهای ساخته شده نیز از دو روش بررسی ناحیه خاموشی اطراف آنها و میزان کاهش تعداد باکتری های در تماس با آنها بررسی شد. در بخش اول، برای اولین بار، عامل دار کردن روغن سویای اپوکسیده با گروه های هیدروکسی و آمونیم چهارتایی از طریق واکنش حلقه گشایی گروه های اپوکسی آن با دی اتیل آمین و سپس واکنش گروه های آمینی نوع سوم با بنزیل کلرید و متیل یدید صورت گرفت. از واکنش پلی ال های به دست آمده با مونومرهای دی ایزوسیاناتی، پوشش های پلی یورتانی سری xpu-a ساخته شدند. بازده پایین واکنش حلقه گشایی گروههای اپوکسی روغن سویای اپوکسیده با دی اتیل آمین (8/24%) منجر به غلظت کم گروه های هیدروکسی و آمونیوم چهارتایی در پلی ال های عامل دار تهیه شده گردید. بنابراین، در ادامه این پژوهش سعی در استفاده از آمین و کاتالیزوری با بازده حلقه گشایی بالاتر برای گروههای اپوکسی روغن سویای اپوکسیده شد. در بخش دوم، عامل دار کردن روغن سویای اپوکسیده با گروه های هیدروکسی و آمونیم چهارتایی از طریق واکنش حلقه گشایی گروه های اپوکسی آن با آنیلین و سپس واکنش گروه های آمینی نوع دوم با متیل یدید صورت گرفت. همچنین، یک پلی ال فاقد گروه های آمونیم چهارتایی از طریق واکنش حلقه گشایی گروه های اپوکسی روغن سویا اپوکسیده با متانول تهیه شد. از واکنش مخلوط پلی ال های به دست آمده با مونومر ایزوفرون دی ایزوسیانات، پوشش های پلی یورتانی سری xpu-b ساخته شدند. در بخش سوم، برای اولین بار، عامل دار کردن روغن سویای اپوکسیده با گروه های هیدروکسی و 1و2و3-تری آزول از طریق واکنش حلقه گشایی گروه های اپوکسی آن با سدیم آزید و سپس واکنش حلقه-افزایشی گروه های آزیدی با فنیل استیلن، پروپارژیل الکل و nوn-دی متیل پروپارژیل صورت گرفت. گروه آمینی نوع سوم موجود در nوn-دی متیل پروپارژیل آمین نیز طی واکنش با متیل یدید به گروه آمونیوم چهارتایی تبدیل شدند. از واکنش پلی ال های به دست آمده با ایزوفرون دی ایزوسیانات، پوشش های پلی یورتانی سری xpu-c ساخته شدند. جهت بررسی تاثیر میزان آبدوستی پوشش ها بر خواص فیزیکی و ضدباکتری آنها، پوششهایی نیز با استفاده از مخلوط پلی ال های عامل دار تهیه شده با پلی اتیلن گلیکول (سری xpu-d) ساخته شدند. نتایج نشان داد که روغن سویا به عنوان یک ماده ارزان، تجدید پذیر و در دسترس می تواند طی واکنش های ساده و آسان عامل دار شده و برای ساخت پوشش های پلی یورتانی ضدباکتری مورد استفاده قرار گیرند. افزایش غلظت گروه های آمونیوم چهارتایی در پوشش های پلی یورتانی موجب افزایش دمای انتقال شیشه ای، مدول کششی، آبدوستی، سختی، استحکام چسبندگی و فعالیت ضدباکتری و کاهش پایداری حرارتی و زیست سازگاری آنها شد. بنابراین تعدیل غلظت گروه های آمونیوم چهارتایی به منظور دستیابی به پوشش های پلی یورتانی ضد باکتری مناسب برای کاربرد های پزشکی درون تنی الزامی است. اگرچه خواص باکتری کشی و قارچ کشی مشتقات کوچک مولکول حلقه 1و2و3-تری آزول گزارش شده است، پلی ال ها و و پلی یورتان های حاوی حلقه 1و2و3-تری آزول تهیه شده در این پژوهش فعالیت ضدباکتری و ضدقارچ محسوسی از خود نشان ندادند. این امر ناشی از حضور زنجیره های آبگریز روغن در کنار این گروه ها می باشد.

در این تحقیق یک مونومر دی آمین جدید با ساختاری آروماتیک حاوی گروه های عاملی اتر، فنیلن و حلقه ی پیریدین سنتز شد. هدف از سنتز مونومر دی آمین القای ویژگی های مطلوب به پلیمرهای نهایی از جمله بهبود حلالیت و فرایندپذیری و در عین حال حفظ پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی آن هاست. سنتز دی آمین در سه مرحله انجام شد که به این شرح است: در مرحله ی اول از واکنش حمله ی جانشینی هسته دوستی هیدروکینون با 1-فلوئورو-4-نیتروبنزن ترکیب 4-(4-نیترو فنوکسی)فنول (npp) تهیه شد و در مرحله ی بعد از واکنش احیای کاتالیزوری ترکیب npp توسط هیدرازین هیدرات و پالادیم/کربن فعال (pd/c) ترکیب 4-(4-آمینو فنوکسی) فنولapp)) تهیه شد. در مرحله ی آخر، از واکنش حمله ی جانشینی هسته دوستی ترکیب app با 2و6-دی کلرو پیریدین مونومر دی آمین نهایی (da) با عنوان 2و6-بیس]4-(4-آمینو فنوکسی) فنوکسی[ پیریدین سنتز شد. سپس از واکنش پلیمریزاسیون تراکمی مونومر دی آمین با سه مونومر دی انیدرید تجاری که عبارتند از هگزافلوئوروایزوپروپیلیدن دی فتالیک انیدرید (6fda)، بنزوفنون تتراکربوکسیلیک اسید دی انیدرید (btda)، بنزن تتراکربوکسیلیک اسید دی انیدرید (pmda)، پیش پلیمرهای پلی(آمیک-اسید) و در نهایت از واکنش ایمیدی شدن حرارتی آن ها سه نوع پلی(اتر-ایمید) با ساختار شیمیایی جدید تهیه شد. سنتز ترکیب های حد واسط و دی آمین نهایی با آزمون های طیف سنجی ftir و 1hnmr تائید شد و در ادامه خواص حرارتی، مکانیکی، مورفولوژیکی و فیزیکی پلی ایمیدهای حاصل بررسی و با یکدیگر مقایسه شد. بر اساس نتایج حاصل از آزمون های مختلف پلی(اتر-ایمید) بر پایه ی 6fda به عنوان بهترین نمونه انتخاب شد و نانوکامپوزیت های سپیولایت/ پلی ایمید با مقادیر 1، 3 و 5 درصد وزنی سپیولایت تهیه گردید. با بررسی نتایج حاصل از آزمون های حرارتی و مکانیکی بهبود پایداری حرارتی خواص مکانیکی در نمونه های نانوکامپوزیتی با افزودن نانوذرات سپیولایت تا 3% وزنی مشاهده شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز انتخاب 3% وزنی سپیولایت را به عنوان مقدار بهینه نانوذره در ماتریس پلی ایمیدی تائید کرد.

پلی ایمیدها به دلیل دارا بودن خواصی مانند مقاومت شیمیایی و الکتریکی عالی، استحکام بالا و به ویژه خواص منحصربه فرد مقاومت حرارتی خود در صنایعی مانند هوافضا، الکترونیک و میکروالکترونیک، تهیه لباس های مقاوم در برابر آتش، لوازم پزشکی مصارف گسترده و متعددی دارند. مهم ترین عیب این پلیمرها غیرقابل ذوب و غیرقابل حل شدنشان و درنتیجه سختی فرآورش است. مطالعات زیادی برای بهبود فرآیند پذیری پلی ایمیدها انجام گرفته است که از آن جمله می توان به اصلاح شیمیایی ساختار پلیمر اشاره کرد. در تحقیق حاضر به منظور بهبود خواص موردنظر دی آمین جدیدی طراحی و سنتز شد. در ابتدا از واکنش هیدروکینون با 1-فلوئورو-4-نیترو بنزن ترکیب 4-(4-نیترو فنوکسی) فنول (npp) تهیه شد. در مرحله بعد با انجام واکنش احیا بر روی این ترکیب حد واسط گروه نیترو به آمین احیا شد و ترکیب 4-(4-آمینو فنوکسی) فنول (app) سنتز شد. در مرحله آخر سنتز با انجام واکنش (app) با 4و`4-دی کلرو دی فنیل سولفون، دی آمین موردنظر سنتز و مورد شناسایی قرار گرفت. با انجام واکنش پلیمریزاسیون تراکمی دی آمین سنتز شده با دی انیدریدهای تجاری در دسترس همچون بنزوفنون تتراکربوکسیلیک اسید دی انیدرید (btda)، هگزافلوئوروایزوپروپیلیدن دی فتالیک انیدرید(6fda)، بنزن تتراکربوکسیلیک اسید دی انیدرید (pmda)، محلول پلی آمیک اسیدهای مربوطه تهیه گردید و با واکنش ایمیدی شدن حرارتی فیلم های پلی ایمیدی سنتز شدند.خواص حرارتی، مکانیکی و مورفولوژی تمامی نمونه ها بررسی و مقایسه شد.بر اساس نتایج کلی آزمون های مختلف، پلی(سولفون اتر ایمید) بر پایه دی انیدرید (6fda) جهت تهیه نانوکامپوزیت پلی ایمیدی مورد استفاده قرار گرفت و بدین ترتیب نانوکامپوزیت های سپیولایت/پلی(سولفون اتر ایمید) بر اساس دی انیدرید (6fda) با درصدهای مختلف 1%، 3% و 5% تهیه شد. آزمون کشش بر روی نمونه ها انجام شد و مشاهده شد که حضور نانو ذرات سپیولایت استحکام و مدول را افزایش و کرنش در نقطه شکست را کاهش داد به طوری که نمونه حاوی 3% سپیولات با 8/9% افزایش نسبت به نمونه خالص بیشترین میزان استحکام ضربه (mpa 72/297) را دارد این نمونه همچنین افزایش پایداری قابل ملاحظه ای از خود نشان داد. شکل شناسی نمونه با آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد و مشاهده شد افزایش نانو ذرات تا 3% توزیع مناسب و یکنواخت دارند ولی در درصدهای بالاتر تجمع نانو ذرات اتفاق می افتد ضمن اینکه تأثیرقابل ملاحظه ای در خواص پلیمر نداشت.

هدف از اجرای این پژوهش ، سنتز و شناسایی پلی ایمیدها و پلی آمیدهای آروماتیک و بررسی خواص آنها بوده است . بدین ترتیب که در بخش اول پروژه از دی آمین "تری متوپریم" بعنوان منومر استفاده شد. فعال کردن این دی آمین در محل واکنش به طریق سیلیل دار کردن و واکنش آن با دی انیدریدهای آروماتیک و دی اسید کلریدهای آروماتیک منجر به تهیه پلی ایمیدها و پلی آمیدهای آروماتیک نوین با حلالیت مناسب گردید که حلالیت آنها از وجود گروههای اتری و گروه معلق حجیم ناشی می شود. این امر تاثیر بسزایی در قابلیت فراورش پلیمرها دارد. در بخش دوم از دی ایزوسیاناتهایی نظیر 1، -4 فنیلن دی ایزوسیانات و 1، -5 نفتالین دی ایزوسیانات و همچنین ترانس 1، -4 سیکلوهگزان دی ایزوسیانات برای تهیه پلی ایمیدها و پلی آمید - ایمیدها استفاده شد. مزیت استفاده از دی ایزوسیاناتها بجای دی آمینها سادگی واکنش پلیمریزاسیون و ملایم تر بودن شرایط واکنش و تشکیل گاز کربن دی اکسید بعنوان محصول جانبی واکنش است . در بخش سوم پروژه، دو دی ایزوسیانات جدید که شامل گروههای متیلنی و پیش ساختار ایمیدی بودند طراحی و سنتز گردیدند. هدف از تهیه چنین ایزوسیاناتهایی این بود که علاوه بر پایداری حرارتی، حلالیت مناسبی در پلی ایمیدها ایجاد شود. بدین ترتیب از واکنش این دی ایزوسیاناتها با دی انیدریدهای آروماتیک ، پلی ایمیدهایی با خواص حرارتی و حلالیت عالی تهیه شدند. در بخش چهارم پروژه، دی ایزوسیانات جدیدی سنتز گردید که علاوه بر پیش ساختار ایمیدی و گروههای متیلنی، از فعالیت نوری برخوردار بود. واکنش ایندی ایزوسیانات با دی انیدریدهای آروماتیک منجر به تهیه پلی ایمیدهایی گردید که فعال نوری بودند ضمن اینکه از مقاومت حرارتی و حلالیت مناسب برخوردار بودند. در بخش پنجم پروژه، سنتز سولفون اتر دی آمین جدید مورد نظر قرار گرفت تا با توجه به حضور گروه سولفون و گروه اتری، علاوه بر حفظ خواص و پایداری حرارتی مناسب در پلیمرهای حاصله حلالیت پلیمرها نیز بهبود یابد بدین منظور دی آمین تهیه شده با دی انیدریدهای آروماتیک و دی اسید کلریدهای آروماتیک واکنش داده شد و پلی ایمیدها و پلی آمیدهای نوین و مناسبی تهیه شدند. کلیه منومرها و پلیمرهای تهیه شده با روشهای طیف سنجی شناسایی شده اند و خواص گرمایی پلیمرها با استفاده از تکنیکهای مختلف آنالیز گرمایی مورد بررسی قرار گرفت ضمن اینکه خواص فیزیکی پلیمرها نیز مورد مطالعه قرار گرفت .