پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: سامانه‌های دارورسانی بر پایه‌ی لنزهای تماسی به‌دلیل رهایش کنترل‌شده دارو و افزایش مدت زمان ماندگاری دارو در اشک چشم، از اهمیت بالایی برخوردار هستند. هیدروژل‌های رایج به‌دلیل عملکرد مؤثر مانند زیست‌سازگاری، آب‌دوستی، میزان جذب آب بالا و شفافیت نوری در ساخت لنزهای تماسی به کار گرفته شده‌اند. بااین‌وجود، لنزهای هیدروژلی مرسوم از نفوذپذیری کم نسبت به اکسیژن رنج می‌برند. برای کاهش کمبود اکسیژن، از پلیمرهای بر پایه‌ی سیلیکون برای بهبود نفوذپذیری اکسیژن استفاده می‌شود. ویتامین E به‌عنوان مانع نفوذ می‌تواند به بستر لنزهای تماسی هیدروژلی اضافه شود تا زمان آزادسازی دارو را افزایش داده و میزان داروی آزادشده را کنترل کند.
روش تحقیق: در این تحقیق، کوپلیمرهای پلی(3-(متاکریلویلوکسی)پروپیل‌تریس(تری‌متیل-سیلوکسی) سیلان-2-هیدروکسی اتیل متاکریلات) (Poly(TRIS-HEMA)) در نسبت‌های مختلف از مونومرهای آب‌دوست به آب‌گریز سنتز شده است. ساختار کوپلیمرهای تهیه‌شده بااستفاده از طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه شناسایی شده است. برای ارزیابی عملکرد کوپلیمرهای تهیه‌شده برای استفاده در ساخت لنزهای تماسی، میزان جذب آب، آب‌دوستی سطح و خواص نوری اندازه‌گیری شده است. ویتامین E در بستر پوشش‌های پلیمری گنجانده شده و تأثیر آن در رهایش کنترل‌شده داروی دیکلوفناک سدیم مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج اصلی: میزان جذب آب تعادلی (EWC) کوپلیمرهای Poly(TRIS-HEMA) سنتزشده، با مقدار بخش آب‌دوست PHEMA موجود در ساختار کوپلیمر متناسب است. حداکثر مقدار آب‌دوستی سطح °56.4 است که مربوط به پوشش کوپلیمری با میزان جذب آب تعادلی برابر با 39٪ است. کوپلیمرهای سنتزشده میزان عبوردهی نور مناسب برای کاربرد در تهیه بستر لنزهای تماسی را دارا هستند. گنجاندن ویتامین E در پوشش پلیمری، تأثیر قابل‌توجهی بر خواص پوشش‌های پلیمری مانند میزان آب‌دوستی، جذب آب تعادلی و شفافیت نوری نداشته است. نتایج نشان داد که با گنجاندن ویتامین E در پوشش کوپلیمری، زمان آزادسازی دیکلوفناک سدیم می‌تواند تا 90 ساعت افزایش یابد که در مقایسه با مدت زمان آزادسازی دیکلوفناک سدیم توسط فیلم کوپلیمر بدون ویتامین E، 3 برابر افزایش یافته است. بنابراین، فیلم‌های کوپلیمری Poly(TRIS-HEMA) حاوی ویتامین E می‌توانند به‌عنوان زیست‌مواد مناسب برای کاربرد در ساخت لنزهای تماسی با هدف رهایش کنترل‌شده داروی دیکلوفناک سدیم به‌کار گرفته شوند.

چکیده موضوع تحقیق: بر اساس گزارش‌های پژوهشی در سال‌های اخیر، بیش از ۶۰% مرگ‌ومیر ناشی از سوختگی به‌دلیل عفونت و تکثیر باکتری در محل زخم رخ می‌دهد. استفاده از پوشش‌های نانوالیاف زیست‌سازگار حاوی ترکیبات ضدمیکروبی می‌تواند روند ترمیم زخم‌های سوختگی را بهبود بخشد. هدف این مطالعه بررسی اثر نانوالیاف پلی‌لاکتیک اسید (PLA) حاوی عصاره نیگلاساتیوا در ترمیم زخم‌های سوختگی و فعالیت ضدمیکروبی آن بود.
روش تحقیق: نانوالیاف PLA به روش الکتروریسی از محلول پلیمری پلی‌لاکتیک‌اسید تهیه شد. برای تهیه محلول الکتروریسی، پلی‌لاکتیک‌اسید در مخلوط حلال کلروفرم:دی‌متیل‌فرمامید با نسبت حجمی ۳:۷ حل شد. غلظت بهینه محلول (۱۲% وزنی) بر اساس آزمون‌های رئومتری و تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی برای دستیابی به الیافی یکنواخت و بدون دانه با قطر بهینه تعیین شد. خواص فیزیکی شامل میزان تورم و مقاومت در برابر تخریب آب‌کافت بررسی شد. رهایش عصاره نیگلاساتیوا از نانوالیاف طی ۴۸ ساعت مورد سنجش قرار گرفت و فعالیت ضدمیکروبی علیه سودوموناس آئروژینوزا (گرم منفی) و استافیلوکوکوس اورئوس (گرم مثبت) ارزیابی شد. علاوه‌برآن، نانوالیاف حاوی و فاقد عصاره به مدت ۱۴ روز بر روی زخم‌های سوختگی در مدل حیوانی اعمال و روند ترمیم با تصویربرداری دوره‌ای پیگیری شد.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد که نانوالیاف PLA حاوی عصاره نیگلاساتیوا با رهایش حدود ۶۹ درصدی طی ۴۸ ساعت، کاهش قابل‌توجه جمعیت باکتریایی (بیش از یک لاگ کاهش) و بهبود میانگین ۳۵–۳۰ درصدی سرعت ترمیم زخم در مدل حیوانی، عملکردی رقابتی با پماد نقره سولفادیازین نشان دادند. این نتایج، پتانسیل بالای این نانوالیاف را به‌عنوان زخم‌پوشی زیست‌سازگار و ضدمیکروبی تأیید می‌کند.

چکیده موضوع تحقیق: در این پژوهش، نمونه‌های فوم پلی‌یورتان مبتنی بر پلی‌بوتیلن‌سوکسینات دی‌ال (PBS-diol) و هگزامتیلن دی‌ایزوسیانات (HDI) با استفاده از روش فروشویی نمک تهیه شد. هویت پلیمرها با روش‌های طیف‌سنجی مطالعه و رفتار گرمایی و تشکیل فوم بررسی شد. چنین فومی با ماهیت پلی‌استر آلیفاتیک زیست‌تخریب‌پذیر دارای کاربردهای زیستی است.
روش تحقیق: پلی‌بوتیلن‌سوکسینات (PBS-diol) با روش دومرحله‌ای استری‌شدن و تراکمی‌شدن سنتز شد. سپس با افزودن هگزامتیلن دی‌ایزوسیانات (HDI) اقدام به تهیه پلی‌یورتان شد. پیشرفت واکنش با استفاده از طیف‌های FTIR بررسی شد. نانوذرات سریم‌اکسید (CeO2) در مراحل پایانی تهیه پلی‌یورتان به مقدارهای 0/5، 0/25، 0/1 در صد وزنی افزوده شد. در نهایت با افزودن نمک طعام (NaCl) با اندازه mm 170 در مرحله پایانی و سپس فروشویی نمک، فوم تهیه شد. از حلال دی متیل فرمامید (DMF) برای کاهش گرانروی استفاده شد. پس از مطالعه هویت پلیمرها، رفتار گرمایی آن‌ها بررسی و وجود بلورینگی ثانویه در آن‌ها مشاهده شد. از مدل آورامی در مطالعه بلورینگی نمونه‌ها استفاده شد. تصاویر میکروسکوپی تشکیل سلول‌های فوم را نشان می‌دهد.
نتایج اصلی: جرم مولکولی پلی‌بوتیلن‌سوکسینات حدود g/mol1800 تخمین زده شد. این ماده PBS-دی‌ال نامیده شده و به آن هگزامتیلن دی‌ایزوسیانات (HDI) اضافه شده تا پلی‌یورتان تهیه شود. پیشرفت واکنش با تغییرات قله cm^-1 2265 متعلق به گروه ایزوسیاناتی در طیف FTIR مطالعه شد که با پیشرفت واکنش این قله کوچک‌تر و در نهایت حذف می‌شود. عمده واکنش در 60-120 دقیقه پس از افزودن ایزوسیانات انجام می‌شود. تغییرات ساختاری در طیف HNMR نیز بررسی شد. منحنی‌های سرمایش DSC بررسی و قله‌‌های بلورینگی قطعه‌های سخت و نرم مشاهده و سینتیک بلورینگی غیرهم‌دمای آن‌ها با مدل آورامی بررسی و ملاحظه شد که ساختار بلورها غیرمتقارن و سه‌بعدی هستند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی اندازه سلول‌های تشکیل‌شده در فوم را حدود mm170 نشان می‌دهد، این اندازه قابل‌مقایسه با اندازه ذرات نمک استفاده‌شده اولیه است.

چکیده موضوع تحقیق: پلی (‌وینیل‌کلرید) (PVC, poly (vinyl chloride))، غیرزیست‌تخریب‌پذیر است و استفاده از نرم‌کننده‌های متداول در فرمول‌بندی آن به‌ویژه فتالات‌ها نگرانی‌های قابل‌توجهی از نظر سلامت انسان و آلودگی محیطی ایجاد کرده است. در این پژوهش، ترکیب‌های مختلف PVCو پلی (لاکتیک‌اسید) (PLA, poly (lactic acid)) با نسبت‌های متفاوت در مخلوط‌کن داخلی تهیه شد و اثر میزان پلی (لاکتیک‌اسید) و همچنین تأثیر انواع نرم‌کننده‌ها شامل دی‌اکتیل‌فتالات (DOP, dioctyl phthalate)، دی‌اکتیل‌آدیپات (DOA, dioctyl adipate)، روغن سویای اپوکسید شده (ESO, epoxidized soybean oil) و واکس کلره(Chlorinated paraffin wax) بر خواص مکانیکی و زیست‌تخریب‌پذیری PVCبررسی شد. علاوه ‌بر این، نقش سازگارکننده در بهبود توزیع فازPLA و افزایش سازگاری بین پلیمرها ارزیابی شد.
روش تحقیق: برای مطالعه رفتار مکانیکی، آزمون کشش (Tensile) و آزمون تحلیل دینامیکی (DMTA, dynamic mechanical thermal analysis) و تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM, scanning electron microscopy) برای بررسی مورفولوژی و توزیعPLA انجام شد. همچنین، آزمون زیست‌تخریب‌پذیری برای تحلیل رفتار تخریب نمونه‌ها در محیط انجام شد.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد که ترکیب PVC/PLA(90/10)-DOP دارای توزیع مناسب فاز PLA در ماتریس PVC است، درحالی‌که در ترکیب PVC/PLA(80/20)-DOP توزیع نامناسب PLA در PVC مشاهده شد. افزودن سازگارکننده در نمونه PVC/PLA(80/20)-DOP موجب افزایش یکنواختی توزیع فاز PLA و بهبود استحکام کششی شد. نمونه‌های دارای PLA بیشتر، رفتار زیست‌تخریب‌پذیری بهتری نشان دادند که بیانگر نقش PLA به‌عنوان عامل افزایش‌دهنده تجزیه‌پذیری است. مقایسه انواع نرم‌کننده‌ها نشان داد که برخی از نرم‌کننده‌هایی که در این پژوهش استفاده شده است، خواصی مشابه نرم‌کننده DOP دارند و می‌توانند جایگزین مناسبی برای آن باشند. نتایج حاکی از آن است که استفاده هم‌زمان از PLA و نرم‌کننده‌های مناسب مانند ESO و نیز به‌کارگیری سازگارکننده، روشی مؤثر برای تولید نمونه‌های PVC با خواص مکانیکی و زیست‌تخریب‌پذیری بهبودیافته است.

چکیده The protective coatings and flexible packaging industries play a pivotal role in modern society. They contribute to human health, safety, comfort, and economic progress. Initially, these materials were produced from naturally occurring components; however, they have since evolved into intricate compositions designed to fulfill various performance criteria.  Currently, the majority of these materials are discarded in landfills, and their carbon content cannot be recovered or reused efficiently. In recent years, database statistics show a steady increase in research related to functional coatings, reflecting the growing interest in innovative and sustainable solutions. The global focus on reducing reliance on fossil fuel products and mitigating environmental impacts is accelerating efforts to integrate renewable resources into coating technologies. These technologies utilize bio-based raw materials, including biopolymers and natural oils, as well as biodegradable materials derived from microorganisms, plants, and animals. To address environmental concerns, leading coatings and packaging manufacturers have launched scientific and technical research to improve the sustainability of their products. Ongoing research focuses on the development of bio-derived materials, the adoption of energy-efficient manufacturing processes, the design of long-lasting products, and the use of sustainable and renewable resources. In addition, companies seek financial and competitive advantages through proactive internal initiatives. This highlights the urgent need for a circular economy model that overcomes current limitations in recycling and decomposition technologies. The authors stress the significance of comprehending society's tendency to prioritize and value sustainability, along with the financial and competitive advantages that may result from adopting proactive in-house efforts.

چکیده موضوع تحقیق: فرمول‌بندی جوهرهای جوهرافشان تصعیدی مبتنی بر رنگزاهای پراکنده، نیازمند کنترل دقیق پایداری پراکنه و رفتار رئولوژیکی برای دستیابی به کیفیت چاپ پایدار و سازگاری با سامانه چاپگر است. یکی از چالش‌های اساسی در این زمینه، ایجاد تعادل مناسب میان پراکنشیارهای پلیمری و سطح‌فعال‌ها با وزن مولکولی پایین است تا از ته‌نشینی ذرات، نوسانات گرانروی و تغییرات کشش سطحی جلوگیری شود. این پژوهش با هدف بررسی نقش غلظت سطح‌فعال غیریونی بر ویژگی‌های فیزیکی، پایداری پراکنه و رفتار رئولوژیکی رنگزای پراکنده آبی ۳۵۹ در فرمول‌بندی‌های جوهرهای جوهرافشان تصعیدی آب­پایه انجام شد.
روش تحقیق: افشرده‌های رنگزا با استفاده از دستگاه آسیاب خمره‌ای در حضور پراکنشیار پلیمری، گلیسیرین و آب یون‌زدوده تهیه شدند. غلظت سطح‌فعال غیریونی در محدوده‌ی ۰ تا 7/1 درصد وزنی تنظیم شد. نمونه‌های حاصل‌شده با استفاده از طیف‌سنجی UV-vis برای تعیین قدرت رنگی، روش پراکندگی نور پویا برای اندازه ذرات، روش Wilhelmy برای کشش سطحی، و رئومتر چرخشی برای بررسی رفتار رئولوژیکی مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین پایداری پراکنه با آزمون کدورت در بازه‌های زمانی مختلف بررسی شد.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد حضور هم‌زمان سطح‌فعال غیریونی و پراکنشیار پلیمری موجب بهبود قابل‌توجه در پایداری و جریان‌پذیری سامانه می‌شود به شکلی که نمونه‌ی با غلظت بهینه‌ی سطح‌فعال، نوسان کدورت کمتر از NTU30 و گرانروی کمتر از cp8/5 دارد و نمونه‌ی عاری از سطح‌فعال بیش از NTU500 کاهش کدورت را طی زمان آزمون تجربه کرد و گرانروی بیش از cp17 نیز دارد. در غلظت بهینه‌ی حدود 3/6 درصد وزنی از سطح فعال، اندازه ذرات به کمینه‌ مقدار و قدرت رنگی به بیشینه مقدار خود رسید و پایداری پراکنه نیز بیشینه شد. در مقابل، مقادیر بسیار بالا یا پایین‌تر از این مقدار، سبب رشد تجمعی ذرات، افزایش کدورت و کاهش کیفیت چاپ شد. این یافته‌ها نشان می‌دهد که تنظیم دقیق نسبت سطح‌فعال به پراکنشیار، برای طراحی جوهرهای جوهرافشان تصعیدی با خواص نوری و رئولوژیکی مطلوب، اهمیت اساسی دارد.