عنوان پایان‌نامه
تهیه نانو کامپوزیت پلی لاکتیک اسید ژلاتین با استفاده از نانو هیدروکسی اپاتیت و بررسی خواص فیزیکی و فرایند پذیری ان
- رشته تحصیلی
- مهندسی پلیمر - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1853.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81123;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1853.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81123
- تاریخ دفاع
- ۰۳ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- نازنین شکوری
- استاد راهنما
- بابک کفاشی
- چکیده
- توسعه موفقیت آمیز آمیزه های زیستی، نیازمند سازگار بودن پلیمرهای زیست تخریب پذیر با سایر اجزای پلیمری زیست تخریب پذیر/ سنتزی (غیر زیست تخریب پذیر) است. مطالعات زیاد روی پلیمرهای مختلف نشان داده است که اکثر آمیزه های تجاری، امتزاج ناپذیر هستند و برای دست یافتن به خواص موردنیاز برای کاربردهای خاص باید سازگارسازی صورت گیرد. در این پروژه که هدف تهیه آمیزه ای با نرخ زیست تخریب پذیری و آب دوستی بیشتر، و همچنین کامپوزیتی با چقرمگی بیشتر است؛ کامپوزیت هایی از پلی لاکتیک اسید، ژلاتین و پلی اتیلن گلیکول به روش مذاب تهیه شده است که از سه دی ایزوسیانات متفاوت IPDI (Isophorone diisocyanate)، HDI (Hexamethylene diisocyanate) و MDI (Methylene diphenyl diisocyanate) به منظور ایجاد اتصال و سازگارسازی، و نانوهیدروکسی آپاتیت استفاده شده است. در این پژوهش برای نخستین بار، کامپوزیت پلی لاکتیک اسید/ ژلاتین/ نانوهیدروکسی آپاتیت به روش مذاب و با استفاده از دی ایزوسیانات برای بهبود سازگاری بین اجزاء ساخته شده است. ترکیب درصدهای متفاوتی از تمامی این اجزاء در حضور عامل اتصال و بدون آن تهیه شده و تحت آزمون های مختلف از قبیل آزمون های رئولوژیکی، آزمون حرارتی DSC، طیف سنجی FTIR، آزمون زیست تخریب پذیری، آزمون زاویه تماس و آزمون میکروسکوپی SEM قرار گرفته است تا تاثیر افزایش، کاهش و حتی وجود اجزاء مشخص شود. نتایج آزمون های ذکر شده نشان می دهد که دو کامپوزیت دارای 5 و %10 ژلاتین، %8 پلی اتیلن گلیکول و %1.5 دی ایزوسیانات مناسب ترین خواص را دارند؛ از جمله آن می توان به رفتار کشسان گرانرو در آزمون رئومتری در مقایسه با رفتار گرانرو برای سایر کامپوزیت ها، وجود اتصالات یورتانی در آزمون FTIR، مورفولوژی شکست منعطف در آزمون SEM و زیست تخریب پذیری بیشتر نسبت به سایر کامپوزیت ها اشاره کرد. در بین دی ایزوسیانات های به کار رفته، MDI خواص ذکر شده را به میزان بیشتر یا بهتری ایجاد کرده است. افزودن 1 و %3 نانوذرات به کامپوزیت دارای%5 ژلاتین و %1 نانو به کامپوزیت دارای %10 ژلاتین، و مقایسه خواص آنها نشان می دهد که نانوکامپوزیت ها در مقایسه با کامپوزیت ها رفتار رئولوژیکی کاملا کشسان، نیروی قابل تحمل بیشتری در آزمون مکانیکی و نرخ زیست تخریب پذیری بالاتری را نشان داده اند. نانوکامپوزیت دارای%5 ژلاتین و %3 نانوهیدروکسی آپاتیت، مطلوب ترین خواص مکانیکی، زیست تخریب پذیری و فرآیندی را به همراه مورفولوژی یکنواخت نسبت به دو نانوکامپوزیت دیگر نشان داده است.
- Abstract
- Successful development of bioblends requires that the biodegradable polymers be compatible with other component biodegradable/synthetic (non-biodegradable) polymers. Detailed studies on the most diverse polymers proved that most commercial polymers are immiscible and compatibilization is needed to achieve properties required for specific applications. In this study with the aim of preparation of a more hydrophilic blend with higher biodegradation rate beside more toughness, composites with different compositions of Polylactic acid, gelatin and polyethylene glycol were melt blended. In order to compatibilize and make couplings between the components, three different diisocyanates IPDI, HDI and MDI, and nanohydroxyapatite were used. Novelty of this project is to melt-blend the PLLA/ gelatin/ nanohydroxyapatite composites instead of common method of casting, and applying diisocyanates for compatibility among the components. After preparation of various compositions with and without coupling agent, different tests such as rheometry, DSC, FTIR, biodegradation, contact angle and SEM were done, so that the effect of addition and content of each component can be recognized. Test results indicate that composites made of 5 and 10 wt% gelatin, 8 wt% PEG and 1.5 wt% diisocyanate have the most desirable properties; including elasto-viscous behavior in rheological test in comparison with viscous behavior of other composites, urethane linkage formation in FTIR, ductile fracture in SEM and higher rate of biodegradation compared with the rest of composites. Among diisocyanates used, higher degree of mentioned properties or the better ones achieved with MDI. Addition of 1 and 3 wt% nanoparticles to composite containing 5 wt% gelatin, and only 1 wt% to blends of 10 wt% with their comparison demonstrates that nanocomposites behave completely elastic with higher rate of biodegradation and more maximum load in mechanical test. The most appropriate mechanical, processing and biodegradation properties in addition to more uniform morphology, is seen by the nanocomposite including 5 wt% gelatin and 3 wt% nanohydroxy apatite. Key words: Poly (L-lactic acid), gelatin, nanohydroxy apatite, MDI, diisocyanate, compatibilization, melt blending.
