نانوکامپوزیتهای پلیمر با ساختار لایه ای و یا ورقه ای ذرات رس، بدلیل نسبت منظر زیاد ذرات رس از خود خواص برجسته ای نظیر خواص فیزیکی، مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی و بخصوص نفوذناپذیری در مقابل مایعات، گازها و یا بخار آب نشان داده اند که این امر موجب افزایش روز بروز کاربردهای این دسته از نانوکامپوزیت های پلیمر شده است. از کاربردهای ویژه این گونه مواد می توان به پوشش های نفوذناپذیر اشاره کرد که در صنایع بسته بندی، کاغذسازی و یا چسب مورد توجه قرار می گیرد بطوری که پس از پوشش دهی بر روی کاغذ و یا هر زیرآیند دیگر باعث بهبود خاصیت نفوذناپذیری زیرآیند می شوند بدون اینکه خواص دیگر آن فدا شود و در نتیجه مشکل های متعدد در صنایع نامبرده را تا حد مطلوبی برطرف می سازد. کپسول کردن نانوذرات رس درون لاتکس منجر به توزیع بهتر ذرات رس با ساختار لایه ای یا ورقه ای درون بستر پلیمر می گردد. در این میان لاتکس های پایه آبی پلیمری بدلایل زیست محیطی و همچنین روش فرآیندی آسانتر، مورد توجه بسیاری از صنایع واقع شده اند. در این پایان نامه دکتری، از روش پلیمرشدن مینی امولسیون برای کپسول کردن صفحات ذرات نانو رسcloisite 30b درون لاتکس پلی(استایرن-کو-بیوتیل اکریلات) استفاده شد. فعالیت های انجام شده در این پروژه به شرح زیر می باشد: در مرحله اول مینی امولسیونها با توزیع و پخش مناسب ذرات نانورس درون مخلوط مونومرها (استایرن و بیوتیل اکریلات) در حضور عوامل فعال کننده سطحی سدیم دودسیل سولفات (sds) و span 80 و کمک پایدارکننده هگزادکان (hd) توسط اعمال امواج مافوق صوتی دستگاه صوت دهی تهیه شد. مشاهده شد پایداری مینی امولسیون و لاتکس بستگی به چگونگی مراحل مخلوط سازی فاز آبی و فاز آلی، مدت و توان صوت دهی و بخصوص به نوع و مقدار مواد فعال کننده سطحی دارد. تجزیه و تحلیل و شناسایی نانوکامپوزیتها با استفاده از روش های گوناگون نظیر طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، تفرق اشعه ایکس در زوایای کوچک و بزرگ، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، توزیع اندازه ذرات و اندازه گیری بار سطحی زتا انجام گرفت. این نتایج حاکی از ساختار کپسول دارشده (با راندمان بیش از 72%) از صفحات کاملا ورقه ای نانورس بود. مطالعات مورفولوژیکی نیز ساختار کروی هسته-پوسته را تأیید کرد و اثری از قرار گرفتن صفحات ذرات رس بر روی سطح قطرات کروی پلیمر در اشل 100 میلی لیتری مشاهده نشد. سپس فیلم نانوکامپوزیتها با غلظتهای 1، 6/2، 5/3 و 3/5 درصد وزنی از ذرات نانورس تهیه شد. این فیلم ها از شفافیت بسیار خوبی برخوردار بودند که حاکی ازساختار کاملا ورقه ای نانوذرات رس کپسول شده در بستر پلیمر است. بررسی پایداری لاتکس نیز نشان داد که لاتکس ها تا بیش از 4 ماه پایدار بودند. در مرحله بعد خواص فیزیکی، مکانیکی و بالاخص نفوذناپذیری نانوکامپوزیتها در مقابل آب و اکسیژن بررسی شد که حاکی از بهبود و افزایش چشمگیر تمام این خواص در مقایسه با لاتکس بدون ذرات نانو رس بود. برای انجام این مطالعات نیز از غلظتهای 1، 6/2، 5/3 و 3/5 درصد وزنی از ذرات نانورس استفاده شد. سپس با انجام بررسی های سینتیکی، افزایش جزئی سرعت پلیمر شدن (پس از کاهش اولیه)، کاهش جزئی درجه تبدیل، ثابت ماندن وزن مولکولی متوسط وزنی و همچنین افزایش اندازه قطرات کروی پلیمر نسبت به سیستم بدون نانوذرات رس مشاهده شد که خود گواه دیگری بر کپسول شدن صفحات نانوذرات رس cloisite 30b درون بستر پلی (استایرن-کو-بیوتیل اکریلات) در لاتکس پایه آبی نانوکامپوزیتهای سنتزشده بود.

امروزه روش های نوین دارورسانی از طریق پوست جانشین روش های قدیمی تر ( دارورسانی از طریق دهان، تزریق و غیره ) شده اند. یکی از مهم ترین چالش ها در این روش جدید، انتخاب چسب مناسب بعنوان حامل دارو می باشد. از بین کلیه ی انواع چسب ها، چسب های آکریلیکی محلولی بدلیل مزایای فراوان نسبت به سایر انواع چسب ها در این زمینه بطور گسترده استفاده می شوند. علیرغم این گستردگی استفاده، این چسب ها تاکنون برای ساخت پچ های حاوی داروهای بسیار کم محلول مثل دیکلوفناک دی اتیل آمونیوم بندرت مورد استفاده قرار گرفته اند که این کار در این پروژه انجام گرفته است. در این پروژه ابتدا تاثیر متغیرهای زمان، آغازگر و مقدار کومونومرها ( وینیل استات و هیدروکسی اتیل آکریلات ) بر خواص چسب حساس به فشار آکریلیکی محلولی بررسی شد. زمان بهینه 10 ساعت و مقدار بهینه برای آغازگر 5/0%، وینیل استات 22% و هیدروکسی اتیل آکریلات 6 % وزنی بدست آمد. سپس چسب های با قطبیت متفاوت با داشتن زمان و آغازگر بهینه سنتز شدند که حاوی 0.5% وزنی آکریلیک اسید نیز بودند. قطبیت چسب ها با تغییر مقدار هیدروکسی اتیل آکریلات در چسب تغییر داده شد. سه نمونه ی چسب هر یک به ترتیب حاوی 2، 6 و 8% وزنی هیدروکسی اتیل آکریلات بودند. به این چسب ها عامل شبکه ای-کننده آلومینیوم استیل استونات اضافه شد. سپس این چسب ها برای ساخت پچ دیکلوفناک دی اتیل آمونیوم بکار گرفته شدند. ترکیب هر پچ شامل 5/2% منتول، 5/2% پروپیلن گلیکول، 10% اسپن (80) و 12% داروی دیکلوفناک دی اتیل آمونیوم و 73% وزنی چسب آکریلیک با قطبیت متفاوت بود. آزمایشات نشان داد هر چه قطبیت چسب افزایش یابد رهایش دارو از پچ کاهش و زمان تاخیر افزایش می یابد. همچنین با افزایش قطبیت چسب شار نفوذ پوستی دارو با زمان افزایش می یابد.

قرار گرفتن صفحات نانو رس با ساختار لایه ای و یا ورقه ورقه شده با سطح منظر بالا در ماتریس پلیمری می تواند باعث بهبود برخی از خواص مانند خواص فیزیکی، مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی و به خصوص نفوذ ناپذیری در مقابل گازها، بخار آب و مایعات شود. از کاربردهای ویژه ی این نانوکامپوزیت ها می توان به استفاده از آنها در صنایع بسته بندی و کاغذسازی اشاره کرد. تحقیقات انجام شده تا کنون برای ساخت این نانوکامپوزیت ها عمدتاً بر روی روش های امولسیونی و مینی امولسیونی متمرکز بود. در این روش ها مقدار زیادی عوامل فعال سطح استفاده می شد که اثرات مخربی بر روی خواص نهایی محصول به ویژه شفافیت و جذب آب داشتند. به همین منظور از روش پلیمری شدن امولسیونی پیکرینگ (که روشی عاری از عوامل فعال سطح می باشد) برای سنتز لاتکس نانوکامپوزیت پایه آبی استیرن – بوتیل آکریلات/ رس استفاده شد. در این روش ذرات سدیم کلوازیت (cloisite na+) نقش عامل فعال سطح جامد را بر عهده داشتند. فعالیت های انجام شده در این پروژه به شرح زیر می باشد: در مرحله ی اول به منظور خرد شدن صفحات رس، cloisite na+ پراکنده شده در فاز آبی تحت صوت دهی قرار گرفت، سپس مخلوط مونومرها به آن اضافه شد و دوباره تحت صوت دهی قرار گرفت تا امولسیونی پایدار تشکیل شود و در ادامه پلیمری شدن در حضور دو آغازگر پتاسیم پر سولفات (kps) و 2-´2 آزوبیس ایزوبوتیرو نیتریل (aibn) به طور جداگانه انجام شد. تجزیه و تحلیل و شناسایی نانوکامپوزیت ها با استفاده از طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، تفرق اشعه ایکس و تفرق نور لیزر انجام گرفت. این نتایج حاکی از تشکیل ذرات زرهی شده با صفحات خاک رس بود. نتایج به دست آمده از تفرق اشعه ی ایکس، تشکیل ساختار ورقه ورقه شده را برای نمونه های سنتز شده با آغازگر kps و تشکیل ساختار میان لایه ای شده را برای نمونه های حاوی aibn نشان داد. همچنین تغییرات راندمان با درصد تبدیل پلیمری شدن و اندازه ی ذرات لاتکس در حضور مقادیر مختلف نانو رس مورد مطاله قرار گرفت. در مرحله ی بعد فیلم نانوکامپوزیت های حاوی 6، 8 و 10 درصد وزنی نانو رس تهیه شد و خواص حرارتی، مکانیکی و به خصوص نفوذ ناپذیری آنها در مقابل آب و اکسیژن مورد بررسی قرار گرفت، نتایج به دست آمده حاکی از بهبود این خواص در مقایسه با نمونه ی کوپلیمر خام (شاهد) بود.

هدف از انجام این تحقیق، ساخت و اصلاح سطح غشاء پلی وینیلیدن فلوراید مورد استفاده برای جداسازیآب و روغن است. با توجه به اینکه پلی وینیلیدن فلوراید ماهیت آبگریز دارد، آبدوست کردن سطح آن به منظور کاهش احتمال گرفتگی غشاء ضروری به نظر می رسد. به منظور افزایش آبدوستی سطح غشاء پلی وینیلیدن فلوراید، از پلاسمای گاز آرگون و سپس واکنش آکریلیک اسید بر روی سطح استفاده شد.این پروژه به دو بخش کلی تقسیم شد که در بخش اول به ساخت غشاء بر پایه پلی وینیلیدن فلوراید به روش رسوبی و بررسی عوامل موثر بر آن اشاره کرد. در این مرحله برای ساخت غشاء از محلول 20% وزنی پلیمر در دی متیل استامید استفاده شد.در مرحله ی اول با ترسیم دیاگرام های فازی سه گانه به کمک نقاط ابری در سیستمهای پلیمر/ حلال/ ضدحلال به بررسی تاثیر افزودنی پلیمری نوع پلی اتیلن گلایکول و نیز تاثیر دمای حمام انعقاد بر فرآیند رسوب پلیمر پرداخته شد. دمای حمام انعقاد در °c 25 و °c 60 تنظیم شد. برای بدست آوردن ساختاری مناسب در سطح مقطع و سطح بیرونی غشاء از فرمول بندی های حاوی 3، 5 و 7% پلی اتیلن گلایکول استفاده و غشاء نهایی به روش جدایش فازی تهیهشد. در این بخش مورفولوژی و سطح بیرونی غشاها توسط آزمون میکروسکوپ الکترونی بررسی شد و مشاهده شد که غشایی که محلول پلیمریآن حاوی 5% پلی اتیلن گلایکول بوده و در حمام انعقاد°c 60 تهیه شده است دارای ساختاریبهتر بوده است. در بررسی سطح مقطع و نیز سطح بیرونی غشاءبا استفاده از afmمشخص شد که با افزودن پلی اتیلن گلایکول به محلول پلیمری، زبری سطح غشاء نهایی افزایش پیدا می کند. همچنین در بررسی تخلخل غشاهای تهیه شده، روند افزایشی تخلخل با افزودن پلی اتیلن گلایکول مشاهده شد.

در این تحقیق، نانوکامپوزیت های آلومینا/ اپوکسی بر پایه رزین تتراگلیسیدیل دی آمینودی فنیل متیل و به روش پلیمریزاسیون درجا تهیه گردید. در مرحله اول، نانوذرات آلومینا با استفاده از دو نوع عامل جفت کننده سیلانی یعنی آمینوپروپیل تری متوکسی سیلان (aps) و نیز گلیسیدیل اپوکسی تری متوکسی سیلان (gps) به طور مجزا اصلاح سطحی شدند. در مرحله دوم، سنتز رزین اپوکسی تتراگلیسیدیل دی آمینودی فنیل متیل و نیز نانو کامپوزیت های آن انجام شد. در سنتز رزین اپوکسی، شرایط بهینه تولید، توسط عدد هم ارز اپوکسی (eew) و نیز تعیین میزان هدر رفت نانو ذرات تعیین شد. تأثیر نامطلوب حضور نانو ذرات آلومینای اصلاح شده نسبت به نوع اصلاح نشده آن، کمتر بود. بررسی تصاویر میکروسکوپی سطح شکست نانوکامپوزیت های آلومینا/اپوکسی، بیانگر طولانی تر شدن مسیر رشد ترک و نیز توزیع مناسب تر نانوذرات اصلاح شده نسبت به نوع اصلاح نشده است. در واقع حضور نانوذرات آلومینا، جریان حرارتی در حین پخت را به داخل ماتریس تسهیل می نمایند. باید توجه داشت که افزایش در دمای انتقال شیشه ای و نیز مدول ذخیره برای نانوکامپوزیت¬های حاصل نیز می تواند ناشی از افزایش درجه پخت رزین باشد. در اندازه گیری استحکام چسبندگی از نوع برشی و پوستگی ملاحظه شد که میزان استحکام برشی برای نمونه های حاوی نانوآلومینا اصلاح شده و به خصوص نمونه حاوی نانوآلومینای اصلاح شده با aps نسبت به نمونه حاوی نانوآلومینای اصلاح نشده بالاتر بود. افزایش در استحکام برشی را می توان به افزایش درجه شبکه ای شدن رزین ربط داد. البته روند تغییرات استحکام پوستگی نیز مشابه با استحکام برشی دیده شد که بهبود نسبی در استحکام پوستگی را می توان به افزایش مقاومت در برابر رشد ترک درحین شکست ربط داد

امروزه بسته بندی هوشمند کاربرد گسترده ای در صنایع غذایی ازجمله محصولات گوشتی، لبنیات، انواع نوشیدنی ها، محصولات کشاورزی و غیره پیدا کرده است. در این پژوهش هدف، ساخت یک نشانه گر رنگی است که در بسته بندی محصولات کشاورزی کاربرد دارد. این نشانه گر به دلیل آزادسازی گاز اتیلن در محصولات کشاورزی یک نشانه گر گازی محسوب می شود. ابتدا یک فیلم پلیمری تراوا تهیه شد و سپس با استفاده از محلول شناساگر پرمنگنات پتاسیم و فیلم تراوای ساخته شده، نشانه گر مورد نظر آماده شد.