امروزه استفاده از پوششهای پایه آبی به دلایلی همچون کمتر بودن ترکیبات آلی فرار (voc) و مشکلات زیست محیطی، هزینه تولید پایین و غیره، رو به گسترش است. لاتکسهای آکریلی توانسته اند توازن خوبی بین سه خاصیت کیفیت بالا، سهولت فرمولبندی و اعمال پوشش و سازگاری با محیط زیست ایجاد کرده و به طور عمده در پیوند دهندهها و پوششها استفاده شوند. اما به رغم تمام مزایا، هنوز هم همه خواص مطلوب را برآورده نمیکنند. استفاده از لاتکسهای عامل دار و پخت شونده یکی از روشهای بهبود این خواص است. لاتکسهای عامل دار معمولاً با وارد کردن یک مونومر عامل دار مانند گلیسیدیل متاکریلات (gma) در ساختار زنجیر پلیمری تهیه میشوند. حلقه اپوکسی موجود در gma، امکان پخت لاتکس پیش از تشکیل فیلم را میدهد تا بتوان خواص فیزیکی و مکانیکی فیلم لاتکس را بهبود بخشید. هدف این پروژه تهیه لاتکس عامل دار آکریلی بر پایه ترپلیمر بوتیل متاکریلات-متیل متاکریلات-گلیسیدیل متاکریلات (ba-mma-gma)، برای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی روکشهای آکریلی بود. اما پیش از آن، با توجه به پایین بودن درجه تبدیل مونومر و وجود مقادیر بیش از حد مونومر باقیمانده در لاتکس حاصل از فرمولبندیهای اولیه، تاثیر عوامل موثر بر فرآیند کوپلیمر شدن امولسیونی نیمپیوسته برای سامانه ba-gma بررسی شد و بر اساس نتایج آن، فرمولبندی بهینه برای تهیه لاتکسهای عامل دار ترپلیمر ba-mma-gma به دست آمد. لاتکسهای عامل دار با مقادیری متفاوت از مونومر gma تهیه شدند (0% تا 30%) و تاثیر مقدار مونومر gma بر خواص فیزیکی و مکانیکی لاتکسها و فیلم حاصل ازآنها، به صورت پخت شده و پخت نشده، بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش درصد مونومر gma، اندازه ذرات پلیمری افزایش و در نتیجه تعداد آنها در واحد حجم کاهش مییابد. در نمونههای پخت نشده، افزایش درصد مونومر gma موجب کاهش tg و زاویه تماس آب و افزایش درصد ژل و انرژی آزاد سطحی شد. وجود مونومر gma سبب بهبود خواصی مانند مقاومت در برابر جذب حلال، ازدیاد طول در نقطه شکست و چسبندگی شد، اما با اُفت خواصی مانند مقاومت در برابر جذب آب، مدول و استحکام کششی و سختی همراه بود. پخت لاتکسها پیش از تشکیل فیلم سبب افزایش مقادیر tg، درصد ژل، انرژی آزاد سطحی، سختی و چسبندگی فیلمها شد. همچنین مقادیر زاویه تماس آب، میزان جذب آب و حلال نیز با پخت لاتکسها پیش از تشکیل فیلم، کاهش پیدا کرد. در بین نمونههای پخت شده نیز با افزایش درصد مونومر gma، شاهد افزایش tg و درصد ژل بودیم. وجود مونومر gma سبب بهبود خواصی مانند میزان جذب آب و حلال، چسبندگی و سختی فیلمها شد. به عنوان یک مطالعه جانبی، لاتکسهای ba-gma به روش کوپلیمر شدن امولسیونی ناپیوسته و با ترکیب درصدهای متفاوت (در درجه تبدیل مونومر پایین) تهیه و ترکیب درصد کوپلیمر در آنها به روشهای شیمیایی (تیتراسیون و تجزیه عنصری) و طیف سنجی (ft-ir و h-nmr) اندازه گیری شد. همچنین نسبتهای واکنش پذیری برای دو کومونومر ba و gma در فرآیند پلیمر شدن امولسیونی محاسبه و با مقادیر مربوط به سایر روشهای همگن مقایسه شد.

در این تحقیق نانوذرات اصلاح سطحی شده رس به سه روش مختلف اختلاط مستقیم، اختلاط در هاردنر، و اختلاط در حلال با به کار بردن شرایط مختلف فرآیندی در ماتریس رزین وارد شده، تاثیر عوامل فرآیندی و دمای پخت در پخش یکنواخت و گسسته شدن نانوذرات در هرکدام از روش‏های فوق توسط آزمون‏های xrd,tem و میکروسکوپ نوری بررسی شد. نانوذرات زیرکونیا با ترکیب آمینوپروپیل تری متوکسی سیلان اصلاح سطحی شد و میزان عامل اصلاح سطحی اتصال یافته بر سطح نانوذرات توسط آزمون tga تعیین گردید. انجام واکشهای احتمالی در سطح نانوذرات توسط آزمون ftir مورد بررسی قرار گرفت. نانو ذرات زیرکونیای اصلاح سطحی شده و اصلاح سطحی نشده با سه روش فرآیندی مختلف وارد ماتریس رزینی شد. با توجه به نتایج بدست آمده از اختلاط جداگانه هرکدام از ذرات، مخلوط دو نانوذره وارد ماتریس رزین گشت. تاثیر افزایش نانوذرات مورد بررسی بر رفتار حرارتی و پخت سیستم رزینی با تکنیک‏های dsc و tga مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از عدم تأثیر افزودن نانوذرات بر رفتار حرارتی ماتریس اپوکسی استفاده شده در حین پخت بود. خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه‏‏های پوشش حاوی مقادیر وزنی مختلف نانوذرات با استفاده از تکنیک‏های dmta و آزمون‏های کشش، سختی سنجی و تعیین استحکام چسبندگی مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از کاهش خواص فیزیکی و مکانیکی پوشش در اثر افزودن نانوذرات به سیستم رزینی در اثر کاهش احتمالی دانسیته شبکه‏ای شدن، حبس فیزیکی هوا و حلال و افزایش ویسکوزیته پوشش و در نتیجه اختلال در فرآیند پخت رزین دانست. همچنین نتایج نشان داد که سختی و استحکام چسبندگی پوشش با افزایش نانوذرات تغییر محسوسی از خود نشان نمی‏دهند. مقاومت در برابر خوردگی و تاثیر افزودن نانوذرات به پوشش مورد بررسی با انجام آزمون‏های eis و مه نمک مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمون حاکی از تأثیر قابل ملاحظه نانوذرات رس و زیرکونیا بر خواص مقاومت در برابر خوردگی پوشش می‏باشد. به نظر می‏رسد به دلیل افزایش قابلیت سد کنندگی پوشش و همچنین افزایش مقاومت اهمی، در اثر افزودن دو نوع نانوذره، مقاومت در برابر خوردگی بهبود قابل توجهی یافته است.

پوشش دهی بذر از جمله روشهای مفید در افزایش بازده محصول و همچنین افزایش وزن بذرهای ریز می -باشد [1و2]. مواد لازم برای رشد مطلوب بذر در پوشش دور بذر، در دسترس آن می باشد، به این ترتیب بذر با خطر فقدان این مواد روبرو نمی باشد [1]. پوشش،از بذر در مقابل آفات طبیعی، و صدمات فیزیکی محافظت می نماید [2]. از انواع پلیمر طبیعی و یا سنتزی در تشکیل هیدروژل و یا نانو کامپوزیت برای تشکیل پوشش دور بذر، استفاده می شود [2]. همچنین خواص مکانیکی و حرارتی پوشش نانو کامپوزیتی در مقایسه با پوشش هیدروژلی فاقد رس اصلاح شده، بهبود می یابد [4]. در این تحقیق از نانوکامپوزیت حاصل از پلیمر طبیعی سدیم آلژینات و رس اصلاح شده، با استفاده از روش کپسوله کردن، پوشش کروی مناسب دور بذر ریز بنفشه سفید ایجاد شد [1]. پلیمر طبیعی سدیم آلژینات، به سهولت در حضور یون دو ظرفیتی کلسیم، تشکیل شبکه سه بعدی تخم مرغی شکل می دهد [1]. در تشکیل پوشش ساکارز به عنوان ماده مغذی، نیترات آمونیوم به عنوان کود شیمیایی و نانو ذرات رس اصلاح شده به عنوان پر کننده و بهبود دهنده برخی خواص نانو کامپوزیت در تشکیل پوشش کروی دور بذر استفاده شد [2]. تاثیر نانو ذرات رس اصلاح شده، روی رشد بذر، میزان تورم، خواص مکانیکی و حرارتی بررسی شد. پوشش تهیه شده با این نانو کامپوزیت، نسبت به پوشش هیدروژلی که شامل پلیمر طبیعی سدیم آلژینات و فاقد رس اصلاح شده است، خواص مکانیکی و حرارتی بهتری نشان می دهد [4]. بذر پوشش یافته با این روش ضمن 9 روز جوانه می زند، که در مقایسه با بذر بدون پوشش که ضمن 7 روز جوانه می زند رشد مطلوبی دارد. افزایش وزن پوشش دور بذر ریز بنفشه سفید در مقایسه با بذر بدون پوشش % 82 می باشد.

بسپارش رسوبی نوعی روش بسپارش غیرهمگن است که در آن مونومر و شروع کننده در حلال واکنش حل شده ولی زنجیرهای بسپار در حلال قابل حل نمی باشند و به صورت ذرات ریز در حلال رسوب می کنند. از مزیت های این بسپارش می توان به سرعت بیشتر آن و جداسازی آسانتر محصول از حلال اشاره کرد. پلی آکریل آمید-2-آکریل آمیدو-2-متیل پروپان سولفونیک اسیدوهمچنین پلی آکریل آمید-سدیم آلیل سولفونات سنتز شده به روش رسوبی به عنوان یک بسپار محلول در آب به دلایلی از جمله فراوانی، در دسترس بودن، تنوع پذیری یکی از پرکاربردترین بسپارها بوده است. امروزه یکی از کاربردهای مهم و اصلی سنتزبسپارشهای اشاره شده در بالا به روش رسوبی،به عنوان غلظت دهنده می باشد. تفاوت غلظت دهنده های پلی آکریلی در نوع و مقدار شبکه ساز می باشد. در این پایان نامه، پلی آکریل آمید-2-آکریلو آمیدو-2-متیل پروپان سولفونیک اسید و همچنین پلی آکریل آمید-سدیم آلیل سولفونات شبکه ای شده با شبکه ساز1و6هگزان دی ال دی آکریلات hdda(بلند زنجیر) به روش رسوبی سنتز شده است. ابتدا مشکلات بسپارش رسوبی مورد بررسی قرار گرفت و جهت بهبود خاصیت غلظت دهندگی مقدار بهینه برای آغازگر و زمان واکنش بررسی شد و فرمولبندی بهینه برای سنتز این بسپار به روش بسپارش رسوبی ارائه شد. سپس به سنتز کو پلیمر های خطی پرداختیم و پس از انتخاب نسبت مولی بهینه به سنتز پلیمر شبکه ای شده پر داختیم. این بسپارش به روش رسوبی در حلال آلی با مقادیر مختلف از شبکه سازها در حضور آغازگر آزوبیس ایزو بوتیرو نیتریل تحت جو نیتروژن انجام گرفت. طیف ftir برای شناسایی گروه های عاملی پلی آکریل آمیدو-2-آکریلو آمیدو-2-متیل پروپانسولفونیک اسیدو همچنین پلی آکریل آمیدو-سدیم آلیل سولفونات و همچنین اثبات افزایش حضور شبکه ساز پلیمر شبکه ای شده بکار گرفته شد. مشخصات گرمایی این بسپار به کمک دستگاه dsc مطالعه و ثابت شد که پلی آکریل آمیدو-2-آکریل آمیدو-2-متیل پروپان سولفونیک اسیدو پلی آکریل آمیدو-سدیم آلیل سولفونات شبکه ای شده با hdda پایداری گرمایی بیشتری نسبت به گونه های خطی خود دارند. برای سنجش خاصیت غلظت دهندگی، نمونه ها تحت شرایط ثابت (دما، زمان) قرار داده شدند سپس با دستگاه گراوی سنج بروکفیلد مورد آزمایش قرار گرفت. جهت ارزیابی استحکام نمونه ها به بررسی خواص ریولوژیکی ژل ساخته شده از نمونه های سنتز شده، پرداخته شد. این خواص شامل، بررسی تغییرات کرنش و فرکانس بر روی مدول ذخیره و مدول اتلاف و تغییرات گرانروی و سرعت تنش تحت تاثیر افزایش سرعت برش می باشد. چکیده کشف مواد نانوپروس توجه محققان را برای توسعه و طراحی نانو کاتالیست های جدید به خود جلب کرده است. یکی از روش های بهبود خواص مواد نانو پروس، عامل دار کردن این مواد با گروههای عاملی مختلف می باشد. از بین انواع گوناگون مواد نانوپروس عامل دار شده، نانوپروس های عامل دار شده با گروههای عاملی آلی به خاطر کاربردهای گسترده در کاتالیست ها، بیشتر مورد توجه بوده است. این ترکیبات دارای ویژگی های بسیار، مانند افزایش سطح، افزایش پایداری حرارتی می باشند. در این طرح پژوهشی از نانو کاتالیست جدیدmcm-41-so3h به عنوان نانوراکتور در انجام واکنش ها استفاده شده است. بدلیل اهمیت روز افزون ترکیبات هترو سیکل و کاربردشان در زمینه های مختلف دارویی وکشاورزی، به سنتز ترکیبات هتروسیکل (1¸4-دی هیدرو پیریدین ها و 14-آریل-14-h-دی بنزو[a,j]-زانتن ها) با بهره گیری از روشهای روز و با استفاده از نانوکاتالیست ناهمگن mcm-41-so3h در راستای عمل به اصول شیمی سبز پرداخته شده است و سعی بر این شده، که دیدگاهی ازفایده های فراوان علم نانو در راستای سنتز ترکیبات هتروسیکل بر پایه دارو ها ارائه گردد. در سال های اخیر توجه زیادی بر روی سنتز مشتقات1، 4- دی هیدروپیریدین ها از جمله نیفدیپین، آمولدیپین و فلودیپین متمرکز شده است که به عنوان مهار کننده کانال کلسیم و دسته مهمی از داروهای تنظیم کننده ضربان های نا منظم قلب شناخته شده اند. به این منظور در این پژوهش ما به بررسی سنتز مشتق های 1¸4-دی هیدرو پیریدین ها، با استفاده از واکنش تراکم تک ظرفی سه جزء آلدهید، اتیل استواستات و آمونیوم استات در حضور نانو کاتالیست اسیدی جامدmcm-41-so3h پرداختیم. زانتن ها، ترکیبات هتروسیکل مهمی هستند که از لحاظ بیولوژیکی و داروئی بسیار فعال بوده و در صنعت رنگ نیز کاربردهای فراوانی دارند. در این راستا، ما به بررسی سنتز14-آریل-14-h-دی بنزو[a,j]-زانتن ها با استفاده از آلدهید و 2-نفتل در حضور نانو کاتالیست اسیدی جامد mcm-41-so3hتحت امواج اولتراسونیک در حضور حلالهای سبز آب و اتانول پرداختیم.

چکیده امروزه موضوعات تغییر اقلیم و گرمایش زمین از دغدغه های مهم زیست محیطی بشر شده است. علت عمده این موضوعات افزایش غلظت گاز های گلخانه ای و از جمله گاز co2 عنوان شده است. درختان طی فرآیند فتوسنتز، co2اتمسفر را جذب کرده و باعث کاهش غلظت آن می گردند. این خاصیت درختان سبب شده است که جنگل ها از این نظر مورد توجه قرار گیرند و بشر مبادرت به افزایش سطح جنگل ها از طریق جنگل کاری نماید. جنگل کاری با این هدف مستلزم شناخت پتانسیل گونه های مختلف در میزان ترسیب کربن می باشد. تحقیق حاضر با این هدف و با هدف ارزیابی روش های مختلف برآورد میزان زیتوده، اندوخته کربن و جذب co2اتمسفر، برای چهار گونه درختی پهن برگ و سوزنی برگ شامل توت (morus alba)، اقاقیا (robinia pesudoacacia)، کاج تهران (pinus eldarica) و سرو نقره ای (cupressus arizonica) انجام شده است. به این منظور از میان توده های خالص و همسال این چهار گونه درختی، 3 قطعه نمونه ( plot) به ابعاد 20 در 21 متر درقالب طرح کاملاً تصادفی انتخاب و متغیر های سرپای درختان شامل قطر برابر سینه (dbh)، ارتفاع، قطر تاج و قطر در ارتفاع 3/0 متری (با توجه به نوع گونه) در قطعات نمونه اندازه گیری شد. سپس طبقه بندی براساس طبقات قطری و ارتفاعی انجام شده و بر این اساس از هر گونه در هر قطعه نمونه 5 اصله و در مجموع 15 اصله درخت برای قطع انتخاب و نشانه گذاری گردید. از هر گونه 5 اصله درخت برای ریشه کنی کامل و مطالعه زیتوده و ذخیره کربن اندام های زمینی انتخاب شد. پس از قطع، درختان به اجزای مختلف شامل تنه، شاخه های اصلی، سرشاخه، برگ و در سوزنی برگان مخروط تفکیک شده و وزن تر هریک بطور جداگانه در محل قطع اندازه گیری شد. ریشه های با قطر بیشتر از 2 میلیمتر از سایر ریشه ها جدا شده و وزن آن ها نیز محاسبه گردید. وزن خشک با نمونه گیری و خشک کردن نمونه ها در آون به مدت 24 تا 48 ساعت (با توجه به نوع اندام ) انجام شد. درصد کربن نمونه ها با استفاده از روش احتراق کامل تعیین گردید. تعیین اندوخته کربن در زیراشکوب با استقرار 2 زیرقطعه نمونه (sub plot) به ابعاد 4 در 2/4 متر و جمع آوری کل پوشش علفی و لایه لاشبرگی، توزین و نمونه گیری و اندازه گیری درصد کربن آلی آن ها ، انجام شد. برای تعیین کربن آلی خاک 39 پروفیل برای چهارگونه و شاهد (منطقه بدون درختکاری) حفر شده و از 3 عمق 15-0 ، 30-15 و 60-30 سانتی متری نمونه برداری انجام شد. کربن آلی نمونه های خاک در آزمایشگاه به روش والکی-بلاک اندازه گیری شد. درحین انجام مراحل فوق روش نمونه برداری شاخسار تصادفی یا randomized branch sampling (rbs) برای برآورد زیتوده در گونه های پهن برگ و روش زیرنمونه برداری یا sub sampling برای گونه های سوزنی برگ به صورت جداگانه ارزیابی گردید. معادلات آلومتر یک برای برآورد زیتوده و اندوخته کربن در اندام های مختلف درختان بین متغیرهای مستقل مختلف شامل قطر برابر سینه، ارتفاع، قطر تاج و قطر در ارتفاع 3/0 متری و متغیر وابسته میزان اندوخته کربن استقرار یافت. نسبت های عامل بسط زیتوده یا biomass expansion factor (bef) و نسبت زیتوده ریشه به اندام های هوایی یا root-shoot ratio (r) نیز برای چهار گونه بدست آمد. نتایج نشان داد هرچند در بخش خاک گونه های پهن برگ کربن بیشتری را ترسیب نموده اند، اما در مجموع گونه های سوزنی برگ در میزان ترسیب کربن بر گونه های پهن برگ برتری دارند. از 96 مدل ایجادشده برای برآورد زیتوده اندام های مختلف چهار گونه تنها 8 مدل معنی دار نبوده و سایر مدل ها معنی دار بودند. در گونه های سوزنی برگ قطر برابر سینه و در گونه توت و اقاقیا به ترتیب قطر در ارتفاع 3/0 و ارتفاع درخت، مدل هایی با پارامتر های بهتر تولید نمودند. روش های شاخسار تصادفی، زیرنمونه برداری و نسبت های عامل بسط زیتوده روش های ناریبی برای برآورد زیتوده در درختان مورد مطالعه تشخیص داده شدند. نسبت r برای گونه های توت، اقاقیا، کاج تهران و سرو نقره ای به ترتیب 29/0 ، 28/0 ، 22/0 و 14/0 به دست آمد.

چکیده پلیمریزاسیون رسوبی نوعی روش پلیمریزاسیون غیرهمگن است که در آن مونومر و شروع کننده در حلال واکنش حل شده ولی زنجیرهای پلیمر در حلال قابل حل نمی باشند و به صورت ذرات ریز در حلال رسوب می کنند. از مزیت های این پلیمریزاسیون می توان به سرعت بیشتر آن و جداسازی آسان تر محصول از حلال اشاره کرد. پلی آکریلیک اسید سنتز شده به روش رسوبی به عنوان یک پلیمر محلول در آب به دلایلی از جمله فراوانی، در دسترس بودن، تنوع پذیری یکی از پرکاربردترین پلیمرها بوده است. امروزه یکی از کاربردهای مهم و اصلی پلی آکریلیک اسید سنتز شده به روش رسوبی، به عنوان غلظت دهنده می باشد. تفاوت غلظت دهنده های پلی آکریلی در نوع و مقدار شبکه ساز می باشد. در این پایان نامه، پلی آکریلیک اسید شبکه ای شده با دو نوع شبکه ساز تری متیلل پروپان تری آکریلات (سه عاملی) و 1،6 هگزان دی ال دی-آکریلات (دو عاملی) به روش رسوبی سنتز شده است. ابتدا مشکلات پلیمریزاسیون رسوبی مورد بررسی قرار گرفت و جهت بهبود خاصیت غلظت دهندگی مقدار بهینه نسبت غلظت آغازگر به مونومرو دمای واکنش بررسی شد و فرمول بندی بهینه برای سنتز این پلیمر به روش پلیمریزاسیون رسوبی ارائه شد. این پلیمریزاسیون به روش رسوبی در حلال تولوئن با مقادیر مختلف از شبکه سازها در حضور آغازگر آزوبیس ایزو بوتیرو نیتریل تحت جو نیتروژن انجام گرفت. طیف ftir برای شناسایی گروه های عاملی و همچنین اثبات حضور شبکه ساز در پلی آکریلیک اسید شبکه ای شده به کار گرفته شد. برای سنجش خاصیت غلظت دهندگی نمونه ها تحت شرایط هیدرولیز قلیایی ثابت (دما، زمان و غلظت هیدروکسید سدیم) قرار گرفته شد و سپس با دستگاه گرانروی سنج بروکفیلد مورد آزمایش قرار گرفت. پلی آکریلیک اسید شبکه ای شده با شبکه ساز سه عاملی دارای خاصیت غلظت دهندگی بهتری از پلیمر سنتز شده با شبکه ساز دو عاملی می باشد. جهت ارزیابی استحکام نمونه ها به بررسی خواص رئولوژیکی ژل ساخته شده از نمونه های هیدرولیز شده، پرداخته شد. این خواص شامل، بررسی تغییرات کرنش و فرکانس بر روی مدول ذخیره و مدول اتلاف, و تغییرات گرانروی و سرعت تنش تحت تاثیر افزایش سرعت برش می باشد. در اینجا نیز گرانروی ژل تهیه شده از پلیمرسنتز شده با شبکه ساز سه عاملی بیشتر می باشد و در طی بررسی ها ونتایج بدست آمده از همه داده ها مشخص شده است که در روش پلیمریزاسیون رسوبی مقدار0/5گرم از شبکه سازسه عاملی ومقدار 0/6 گرم از شبکه ساز دو عاملی بهترین مقادیر برای تهیه محلول با بیشینه مقدار غلظت دهندگی می باشند. در ادامه این تحقیق، به بررسی اثر مونومر nipam در ساختار پلیمر بر روی خواص غلظت دهندگی پرداخته شد. با توجه به مطالعات انجام شده مشاهده شد که گرانروی وخاصیت غلظت دهندگی با افزایش غلظت مونومر آبگریز در خوراک اولیه افزایش می یابد

استفاده از رس های اصلاح شده در پلیمرها به منظور دستیابی به خواص برتر مکانیکی، حرارتی، نوری و... در چند سال اخیر به شدت توسعه یافته است. اصلاح رس را می توان توسط عوامل شیمیایی کوچک مولکول نظیر ترکیبات آلکیل آمونیوم یا پلیمرهای بلندزنجیر مناسب انجام داد. ترکیبات آلکیل آمونیوم یا سایر کوچک مولکولهایی که برای اصلاح ساختاری رس استفاده می شوند عمدتاً سمّی هستند و به ویژه برای کاربردهای پزشکی نامناسب اند. در نتیجه، استفاده از پلیمرهای نانوکامپوزیتی تهیه شده با استفاده از اصلاحگرهای متداول ( آلکیل آمونیومها و آلکیل آمینها) برای کاربردهای پزشکی مناسب نیستند. در این پروژه، از بیوپلیمر زیست سازگار کیتوسان به عنوان بین لایه ای کننده (intercalant) استفاده شد. کیتوسان بیوپلیمری است که در ph های زیر 7، دارای تعداد زیادی گروههای کاتیونی در طول زنجیر خود است. این ویژگی، کیتوسان را قادر می سازد در میان لایه های سیلیکاتی بنتونیت و مونتموریلونیت، که سطح آنها دارای بار منفی است، جذب و وارد شود. ورود کیتوسان به میان لایه های سیلیکاتی رس سبب افزایش فاصله میان لایه ها و در نتیجه فرآیند بین لایه ای شدن intercalation)) می شود. در این پروژه راهکار جدیدی برای این فرآیند در زمان بسیارکوتاهتر از معمول، با استفاده همزمان از ریزموج(microwave) و فراصوت(ultrasound) ارایه شد. اثر عواملی نظیر نسبت رس/بین لایه ای کننده، زمان واکنش و جرم مولکولی کیتوسان. بررسی شد. نمونه بهینه در نسبت کیتوسان به رس برابر با 4 ، جرم مولکولی 280000 گرم/مول کیتوسان و زمان واکنش 9 ساعت حاصل می شود. فاصله میان لایه های رس تا 24 انگستروم در رس های اصلاح شده افزایش یافت.آزمون سمیت شناسی سلولی(cytotoxicity) بر رسهای اصلاح شده با کیتوسان بررسی و زیست سازگاری آنها ارزیابی شد. آزمون کشت سلولی، زیست سازگاری رس زیست اصلاح شده را نشان می دهد. رس زیست اصلاح شده (biomodified clay) قابلیت استفاده در انتقال ژن، انتقال دارو، مهندسی بافت و نانوکامپوزیتهای پلیمری قابل استفاده در صنایع پزشکی را دارد. رس زیست اصلاح شده در صنایع غذایی و کشاورزی نیز قابل استفاده است. تهیه هیدروژلهای نانوکامپوزیتی، دستیابی به خواص مکانیکی برتر را که در بسیاری از کاربردها به ویژه پزشکی مورد نظر است، امکان پذیر می سازد. در بخش دوم پروژه، هیدروژلهای نانوکامپوزیتی متشکل از 2-اکریلامیدو-2- متیل پروپان سولفونیک اسید اصلاح شده با کیتوسان-رس با روش پلیمرشدن درجا (in-situ polymerization) تهیه شد. خواص مکانیکی و گرمایی این هیدروژل نانوکامپوزیتی پیشرفت قابل ملاحظه ای در مقایسه با پلیمر متناظر غیر کامپوزیتی داشت. خواص رسهای اصلاح شده و هیدروژلهای نانوکامپوزیتی ساخته شده با استفاده از دستگاههای گرما وزن سنجی، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپی الکترونی عبوری، ریومتری و آنالیز حرارتی-مکانیکی دینامیکی بررسی شد. در نسبت 6 درصد رس اصلاح شده با کیتوسان، هیدروژل نانوکامپوزیتی بهینه حاصل می شود. درصد های بیشتر رس سبب ایجاد مزاحمت برای واکنش می شود و شبکه هیدروژلی ناقص تری شکل می گیرد. آزمونهای ریولوژیکی و آنالیز حرارتی-مکانیکی دینامیکی، بهبود خواص مکانیکی هیدروژل نانوکامپوزیتی در مقایسه با پلیمر خالص متناظر را نشان داد. بهبود استحکام ژل و خواص مکانیکی تا نسبت وزنی 6 درصد رس مشاهده می شود. خواص تورمی هیدروژلها در محلولهای مختلف نمکی و ph های متفاوت بررسی شد. رفتار گرمایی هیدروژلها در دما و زمانهای متفاوت بررسی و مکانیسم های جدیدی برای تخریب اتصالات عرضی ارایه شد. راهکار جدیدی نیز برای ردیابی شکست اتصالات عرضی توسط آزمونهای تورمی و ریولوژیکی ارایه شد. هیدروژلهای نانوکامپوزیتی، در برابر گسستگی حرارتی اتصالات عرضی از خود پایداری نشان می دهند. خواص انتقال فازی هیدروژلهای نانوکامپوزیتی در حلالهای مختلف بررسی شد. این هیدروژلها ظرفیت جذب و تورم در حلالهایی (مانند اتانول و متانول) را دارند که عموماً سایر هیدروژلها در آنها منقبض می شوند. هیدروژل پلی(2-اکریلامیدو-2- متیل پروپان سولفونیک اسید) - مونتموریلونیت اصلاح شده با کیتوسان، برای سامانه های رهایش دارو خوراکی، جذب رنگدانه و فلزات سنگین، جذب الکل و ساخت حسگرها قابل استفاده است.

پلیمر شدن امولسیونی وارون روشی است که در سال های اخیر به صورت تجاری برای تهیه میکروژل ها، غلظت دهنده ها و منعقدسازهای آکریلی استفاده می شود. این روش در دنیا به تدریج جایگزین روش سنتی پلیمر شدن محلولی برای تهیه غلظت دهنده ها شده است. هدف این پروژه تهیه لاتکس هایی بر پایه کوپلیمر 2-آکریل آمیدو-2- متیل پروپان سولفونیک اسید- سدیم آکریلات (naaa-amps) به روش امولسیونی وارون بود که در آن برای اولین بار در ساخت غلظت دهنده ها از پلی اتیلن گلیکول دی گلیسیدیل اتر (pegdge) به عنوان شبکه ساز استفاده شد. با توجه به پایین بودن پایداری سامانه و درصد تبدیل لاتکس در فرمولبندی های اولیه، تأثیر عوامل موثر بر فرایند کوپلیمر شدن امولسیونی وارون naaa-amps بررسی شد و بر اساس نتایج آن، فرمولبندی بهینه برای سنتز غلظت دهنده ها به دست آمد. لاتکس هایی با غلظت های متفاوت از مونومر amps در کوپلیمرتهیه شد (0% تا 25%) و تأثیر غلظت این مونومر بر گرانروی ظاهری در آب، در محلول های آبی باph های متفاوت و در اتیلن گلیکول مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در آب، گرانروی ظاهری تا 5/12% مولی amps در ساختار میکروژل افزایش یافته و با افزایش بیشتر درصد amps در کوپلیمر، کاهش گرانروی مشاهده شد. همچنین میکروژل حاوی amps جذب آب در محدوده وسیعی از ph داشت و تا حدودی رفتار مستقل از ph از خود نشان داد. در حالی که در اتیلن گلیکول، کوپلیمرهای حاوی 5/17% و 25% amps توانایی جذب حلال را داشته و در غلظت های پایین تر از این مونومر، غلظت دهندگی مشاهده نشد. استحکام میکروژل های متورم شده به روش رئولوژیکی تعیین شد و با افزایش غلظت amps در کوپلیمر، مدول ذخیره کاهش پیدا کرد. همچنین تأثیر مقدار شبکه ساز و دمای خشک شدن میکروژل بر روی گرانروی ظاهری و استحکام ژل ها مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش مقدار شبکه ساز و دمای خشک شدن در مجموعه سنتزهای انجام شده، چگالی اتصالات عرضی زیاد شده؛ در نتیجه گرانروی ظاهری کاهش یافت و مدول ذخیره افزایش پیدا کرد. به منظور ارزیابی خواص غلظت دهندگی میکروژل های سنتز شده، نمونه های تهیه شده با غلظت دهنده های تجاری (کربوپل ها) از نظر رئولوژیکی و گرانروی در آب، اتیلن گلیکول و ph های متفاوت مقایسه شد.

پلیمر شدن امولسیونی وارون روشی است که در سال های اخیر به صورت تجاری برای تهیه میکروژل ها، غلظت دهنده ها و منعقدسازهای آکریلیکی استفاده می شود. قابلیت تولید پلیمرهایی با جرم مولکولی بالا و در سرعت های بالای پلیمر شدن در این روش وجود دارد. استفاده مستقیم محصول پلیمر شدن به صورت لاتکس از مزایای این روش در مقایسه با روش پلیمر شدن محلولی است که نیاز به فرآیندهایی نظیر خرد کردن وخشک کردن دارد. این پروژه دارای 2 فاز اصلی می باشد. در فاز اول تولید لاتکس هایی بر پایه کوپلیمر سدیم آکریلات آکریلیک اسید (naaa-aa) به روش امولسیون وارون انجام شد. شبکه سازهای دی گلیسیدیل اتری (degdge, pegdge) با طول زنجیر مختلف به عنوان عامل شبکه ای کننده در پلیمر شدن امولسیونی وارون استفاده شد. واکنش مونومرها با عامل شبکه ای کننده توسط تکنیک ftir اثبات شد .برای بهبود خواص مکانیکی میکروژل های تولید شده همراه با خواص غلظت دهندگی آنها از 3 نوع پرکننده مختلف کلوزیت 30b ، سیلیکا و سلولز با استفاده شد. خواص غلظت دهندگی و رئولوژیکی این میکروژل های کامپوزیتی در ترکیب درصدهای مختلف ذرات مورد بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه شدند. زوج آغازگر آمونیوم پرسولفات+ تترامتیل اتیلن دی آمین (aps+tmeda) به عنوان آغازگر ردوکس استفاده شد. نتیجه این آزمایش ها دست یافتن به درصد تبدیل های بالا و همچنین توانایی تولید میکروژل های خطی با قابلیت غلظت دهندگی لاتکس بود. اثر 2 نوع مونومر آبدوست آکریل آمید (am) و 2- آکریل آمید و -2- متیل پروپان سولفونیک(amps) نیز بر خواص غلظت-دهندگی میکروژل های سنتز شده بررسی شد. اثر عواملی مانند ترکیب درصد مونومرهای مختلف و همچنین نسبت فاز آبی به آلی در امولسیون وارون اولیه بر غلظت دهندگی میکروژل ها مورد بررسی قرار گرفت. در فاز دوم هیدروژل های هیبریدی بر پایه زیست توده هسته خرما تهیه شد. اصلاح سطح زیست توده هسته خرما به عنوان منبع پلی ساکارید ، به وسیله لاتکس های پلیمری مختلف تهیه شده از فاز اول پروژه انجام شد. این فرآیند سبب تبدیل زیست توده کم ارزش به یک هیدروژل ارزشمند نیمه سنتزی می شود. بهینه سازی شرایط واکنش اصلاح سطح و بررسی اثر عوامل مختلفی مانند ترکیب درصد مونومرهای مختلف در لاتکس پلیمری، نسبت فاز آبی به آلی در لاتکس پلیمری و دمای واکنش اصلاح روی خواص تورمی هیدروژل های بدست آمده انجام شد. هیدروژل هیبریدی پایه هسته خرما با 60% جزء طبیعی و 40% جزء سنتزی و مقدار تورم 06/71 گرم / گرم تهیه شد. خواص تورمی، حرارتی، مکانیکی، رئولوژیکی و مورفولوژیکی هیدروژل-های هیبریدی بررسی شد. از روش های آزمایشگاهی خاصی مانند آنالیز اسپکتروسکپی زیر قرمز (ftir) ، میکروسکوپ الکترونی پویشی (sem) ، آنالیز گرمایی دینامیکی – مکانیکی (dmta) ، آنالیزگرها وزن سنجی (tga) و ... استفاده شد.

سوپرجاذب ها، پلیمرهای بسیار آبدوست با شبکه سه بعدی هستند، که قادر به جذب و نگهداری مقادیر زیاد آب و محلول های فیزیولوژی اند. ماهیت و مقدار شبکه ساز، از اصلی ترین ارکان شیمیایی شبکه های پلیمری است و خواص تورمی و استحکامی هیدروژل های سوپرجاذب به شدت، به نوع و غلظت شبکه ساز وابسته است. در این پروژه به بررسی اثر نوع شبکه سازی و عامل شبکه ساز بر خواص تورمی و استحکام ژل متورم در هیدروژل های آکریلی پرداخته شده است. در قسمت اول این پروژه، سوپرجاذب هایی بر پایه ی آکریلیک اسید جزئی خنثی شده (naaa-aa) با آغازگر اکسایشی-کاهشی آمونیوم پرسولفات-تترامتیل اتیلن دی آمین (aps/tmeda) به روش محلولی تهیه شدند،که در تهیه آن ها برای اولین بار از شبکه سازهای چندعاملی پلی اتیلن گلایکول دی گلیسیدیل اتر (pegdge)، اتیلن گلایکول دی گلیسیدیل اتر (egdge)، 1و4-بوتان دی اُل (bdo) و [3-(2و3-اپوکسی پروپوکسی)-پروپیل]-تری متوکسی سیلان (gps) استفاده شد. تأثیر نوع و غلظت این شبکه سازها بر خواص تورمی و استحکامی سوپرجاذب های تهیه شده مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفت. برای تعیین استحکام ژل ها، روش های مختلفی وجود دارد که در سال های گذشته بیشتر مقادیر جذب تحت بار (aul) سوپرجاذب ها که معیاری از استحکام ژل متورم در آن هاست، گزارش شده است. در اینجا نیز برای اندازه گیری استحکام ژل متورم از aul استفاده شد و بعد داده های حاصل از آن با نتایج به دست آمده از آزمون رئولوژی مرتبط گردید. نتایج نشان داد که میزان aul و مدول ذخیره با افزایش چگالی شبکه ای شدن، افزایش، ولی جذب آزاد کاهش می یابد. در شرایط بهینه هیدروژل های تهیه شده با شبکه ساز pegdge جذب آب مقطر و aul به ترتیب برابر با 195و 7/18 گرم بر گرم، با شبکه ساز egdge، 175 و 18 گرم بر گرم، با شبکه ساز bdo، 195 و 5/10 گرم بر گرم و با شبکه ساز gps، 190 و 15گرم بر گرم را دارا بودند. در قسمت دوم این پروژه، شبکه‎سازی سطحی بر روی سوپرجاذب های آکریلی، با استفاده از شبکه سازهای چند عاملی اتیلن گلیکول، 1و4-بوتان دی اُل و اتیلن کربنات انجام شد. که هدف از انجام آن، افزایش استحکام سوپرجاذب های آکریلی به کمک اصلاح سطحی و بهینه سازی پارامترهای موثر، نظیر نسبت فاز آلی به آبی در محلول اصلاح، زمان واکنش شبکه ای شدن، دمای واکنش شبکه ای شدن و غلظت شبکه ساز در محلول اصلاح، به کمک این روش بود. استحکام سوپرجاذب های اصلاح سطحی شده به روش رئولوژیکی تعیین شد و نتایج افزایش 3/3 برابری مدول ذخیره در نمونه‎ اصلاح سطحی شده در شرایط بهینه، نسبت به نمونه اولیه را نشان داد. که این نتایج تأییدی بر داده های حاصل از aul بودند.

میکروژل ها به خانواده ذرات پلیمری شبکه ای شده با اندازه میکرون تعلق دارند که مشخصه بارز آنها توانایی متورم شدن در یک حلال خوب است،که انتخاب چنین حلالی تابعی از ساختار شیمیایی پلیمر می باشد. میکروذرات شبکه ای شده در تماس با بعضی حلال ها نفوذ ناپذیر باقی می ماند و متورم نمی شود واما ممکن است در گروهی دیگر از حلال ها متورم شده و به میکروژل تبدیل شوند. یکی از روش های تهیه میکروژل ها روش پلیمریزاسیون رسوبی می باشد. پلیمریزاسیون رسوبی یک روش پلیمریزاسیون غیر همگن است که در آن مونومر و شروع کننده در حلال واکنش حل شده ولی زنجیرهای پلیمر در حلال قابل حل نمی باشند و به صورت ذرات ریز رسوب می کنند. ازمزیت های این روش پلیمریزاسیون می توان به سرعت بالای آن و جداسازی آسان پلیمر از حلال اشاره کرد. پلی آکریلیک سنتز شده به روش رسوبی به عنوان یک پلیمر محلول در آب به دلایل فراوانی همچون فراوانی، در دسترس بودن و متنوع بودن یکی از پرکاربرد-ترین پلیمرهامی باشد. در این پایان نامه، برای اولین بار پلی آکریلیک اسید شبکه ای شده با دو نوع شبکه ساز بر ترکیبات اپوکسی و ترکیبات الکلی به روش پلیمریزاسیون رسوبی سنتز شد. از آنجایی واکنش شبکه ای شدن یک واکنش تراکمی است، حدس زده می شد که تمام گروه¬های اپوکسی و الکلی در مرحله پلیمریزاسیون با گروه¬های اسید(-cooh) وارد واکنش نشده اند. در نتیجه حلقه های اپوکسی و گروه های الکلی واکنش نداده می توانند در مرحله خشک کردن وارد واکنش با گروه¬های اسیدی در زنجیر پلیمر شده و باعث کامل شدن واکنش شبکه ای شده زنجیرهای پلی آکریلیک اسید شوند. که این مرحله حرارت دهی را مرحله فرا پخت (post curing stage) نامیده شد. تاثیر غلظت شبکه سازهای و زمان و دمای مرحله فرا پخت بر خواص مختلف (از جمله خواص تورمی و محتوای ژل و دمای انتقال شیشه¬ای وخواص رئولوژیکی) نمونه ها تهیه شده موردبررسی قرار گرفت. مقایسه ای بین خواص میکروژل ها مانند ویسکوزیته چرخشی و خواص رئولوژیکی نمونه های تهیه شده با روش جدید شبکه ای شدن و نمونه های تهیه شده با شبکه سازهایی از نوع وینیلی (شبکه سازهای متداول) انجام شد. نتایج نوید دهنده یک طبقه جدید از میکروژل ها با کارایی زیاد در محصولات لوازم آرایشی (لوسیون ها و کرم ها) را نشان دادند.