۱۴۷۳۶پ
per
مطالعه سینتیک انواع روش‌های تخریب نانوکامپوزیت‌های آمیلوز باPVA ،PVP ، PAA در حضور برخی نانوذرات اکسیدی و افزودنی‌های شیمیایی
/رضا عبدالهی
: شیمی
، ۱۳۹۴
، راشدی
چاپی
دکتری
شیمی فیزیک
۱۳۹۴/۱۱/۱۹
تبریز
توسعه برخی مواد که توانایی زیست تخریب پذیری دارند و آلودگی محیط را به حداقل می‌صرسانند اهمیت دارد .این مواد نه تنها باعث راحتی در زندگی می‌صشوند بلکه بعد از استفاده اثر کمتری بر محیط می-گذارند و در مدت زمان نسبتا کمتری، این مواد به مولکول‌صهای کوچک‌صتر سازگار با محیط زیست تجزیه می-شوند .در این تحقیق، ابتدا فیلم‌صهای کامپوزیتی آمیلوز با پلیمرهایPVA ، PVP و PAA تهیه شده است .سپس نانوکامپوزیت‌صهای این فیلم‌صها در حضور نانوصفحات گرافن اکسید (GO) به روش قالب‌صگیری محلول تهیه شده است .خواص بلوری، مکانیکی و پایداری حرارتی فیلم‌صها مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت .هم‌صچنین خواص جذب آب و میزان تخریب آنزیمی فیلم‌صها در حضور مقادیر متفاوت از GO به صورت مقایسه‌صای بررسی شد .برای شناسایی و مطالعه ساختار نانوکامپوزیت‌صهای تهیه شده از میکروسکوپ الکترونی پویشی(SEM) ، پراش اشعه ایکس (XRD) و طیف سنجی FTIR استفاده شده است .هم‌صچنین برای بررسی خواص حرارتی از روش گرماوزن‌صسنجی (TGA) و گرماسنجی تفاضلی روبشی (DSC) نیز استفاده شده است .مطالعات ساختاری نشان می‌صدهد که اضافه نمودن GO به ساختار پلیمری باعث اصلاح زمینه پلیمری از طریق ایجاد برهمکنش‌صهای الکتروستاتیک نظیر پیوند هیدروژنی می‌صشود .خواص حرارتی بررسی شده به‌صوسیله DSC نشان می‌صدهد که دمای انتقال شیشه‌صای با افزایش مقدار GO در زمینه پلیمری، به سمت دماهای بالاتر جابه‌صجا می‌صشود .برای مثال در مورد هیدروژلAmylose -co- PAAبا افزایش wt ۳ از GO دمای انتقال شیشه‌صای از C۷۲به C۹۱افزایش می‌صیابد .خواص مکانیکی فیلم‌صهای نانوکامپوزیتی نیز تحت تاثیر نحوه توزیع نانوذرات در زمینه پلیمری است .به‌صطوری که با پخش یکنواخت آن‌صها، زمینه پلیمری یک برهمکنش کووالانسی قوی با نانوصفحات اضافه شده برقرار می‌صکند که این موضوع باعث بهبود خواص مکانیکی می‌صشود .برای مثال در مورد فیلم‌صهای PVP/Amylose با افزایش wt ۵ ازMMT -+ Fe۳استحکام کششی فیلم‌صهای نانوکامپوزیتی حاصل، تقویت شدگی بارزی را از خود نشان می‌صدهد .به‌صطوری که مقدار استحکام کششی از MPa۴/۶ به MPa۰/۱۳ افزایش می‌صیابد .هم‌صچنین نانوکامپوزیت پر شده با wt ۳ ازMMT -+ Fe۳یک ازدیاد طول در نقطه شکست به میزان ۸۰ ایجاد می‌صکند که در مقایسه با PVP/Amylose خالص به‌صطور چشم‌صگیری افزایش یافته است .این خواص بهبود یافته مکانیکی به پراکندگی همگن نانوذرات در زمینه پلیمری ارتباط دارد .آنالیز حرارتی روی فیلم‌صهای تهیه شده به روش گرما وزن‌صسنجی انجام گرفته و نشان می‌صدهد که اضافه کردن نانوذرات در زمینه پلیمری پایداری حرارتی فیلم‌صها را افزایش می‌صدهد .برای مثال در فیلم‌صهایAmylose/GO -co- PAAبا افزایش wt ۵ از GO دمای بیشینه تخریب نسبت به حالت خالص از C۲۹۰تا C۴۴۶افزایش می‌صیابد .آزمون جذب آب بر روی نانوکامپوزیت‌صهای تهیه شده هم مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که جذب آب فیلم‌صهای حاوی نانوذرات با افزایش میزان آن کاهش می‌صیابد .برای مثال برای فیلم‌صهای PVP/Amylose دارای wt ۸/۰ از GO در دو محلول اشباع از نمک NaBr و KBr به ترتیب ۵۳ و ۷۱ کاهش یافته است .رفتار تخریب آنزیمی فیلم‌صهای تهیه شده، با آنزیم آلفا آمیلاز مورد مطالعه قرار گرفت و تاثیر این آنزیم بر روی انواع فیلم‌صهای نانوکامپوزیتی به‌صوسیله آزمون‌صهای مختلف از جمله میزان قند کاهشی، طیف سنجیFTIR ، میکروسکوپ الکترونی پویشی و طیف سنجی UV مورد بررسی قرار گرفت .در این مورد، نحوه تاثیر برخی از عوامل نظیر غلظت آنزیم، شرایط دمایی و درصد نانوذرات اضافه شده بر میزان تخریب بررسی شد .بررسی‌صها نشان داد که با افزایش مقدار نانوذرات از صفر تا wt ۸/۰ سرعت تخریب آنزیمی کاهش می‌صیابد .برای مثال در مورد فیلم PVP/Amylose سرعت تخریب آنزیمی در دمای C۳۷و با حضور mg۳ از آنزیم، g/ml.h۶۵/۱۱ و همین فیلم با wt ۸/۰ برابر g/ml.h۹۵/۹ می‌صباشد
It is quite important to develop some materials that can biodegrade and minimize the environmental pollution. These materials not only provide the convenience for daily life but also minimize the impact to the environment after being used and in a relatively short period of time these materials will decompose into small environmental friendly molecules. In this work, the nanocomposite films of amylose with PVA, PVP and PAA in the presence of GO nanosheets were prepared by a simple solution casting method. Crystalline properties, thermal and mechanical behavior of the prepared films were investigated. Water absorption properties and the enzymatic degradation of the nanocomposite films in different GO loadings were also studied. For characterization of nanocomposite films in different conditions of process, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and FTIR spectroscopy were used. Also, for further investigation on thermal behavior of the films, we used thermogravimetry analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) methods. Studies show that the addition of GO to the polymeric matrix improved the thermal stability of the films and shifted the glass transition temperature to the higher amounts. For example, the glass transition temperature for PAA-co-amylose hydrogel is shifted from 72C to 91C by adding 3wt of GO to the polymeric matrix. In the case of mechanical properties, the fine dispersion of nanoparticles in the matrix of polymeric system have been influenced these behaviors. Whereas, by homogenous dispersion of nanoparticles, the electrostatic interaction such as hydrogen bonds was appeared. This state could be effective in the modification of mechanical properties. For example, in the case of PVP/Amylose films by adding 5wt of Fe-MMT nanosheets, improved the tensile strength of the films and promoted it from 6.4MPa to 13.0MPa. Furthermore, this additive improved the elongation at break of the films in 80 of magnitude. Water absorption tests was also performed on nanocomposite films and indicated that the presence of nanosheets decreased the amount of absorbed water. For example, in the case of PVP/Amylose films containing 0.8wt of GO, in the case of NaBr and KBr salt saturated solution , the amount of water absorption was reduced 53 and 71 , respectively. The enzymatic degradation of the films in the presence of -amylase and different condition of enzyme concentration, temperature and nanoparticle loadings was investigated. Results showed that for PVP/Amylose films the rate of enzymatic degradation in the reaction conditions (3mg enzyme, 37C) by adding 0.8wt of GO decreased from 11.65g/ml.h to 9.95g/ml.h
عبدالهی، رضا
تقی زاده، محمد، استاد راهنما
مهرداد، عباس، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
