دانلود پایان نامه با عنوان مطالعه سنتز و خواص نانوگویچه‌های حساس به دما با پوسته آبدوست

مطالعه سنتز و خواص نانوگویچه‌های حساس به دما با پوسته آبدوست

دانشگاه صنعتی سهند

دانشکده مهندسی پلیمر

پایان‌نامه کارشناسی ارشد

مهندسی پلیمر- صنایع پلیمر

تحت عنوان:

مطالعه سنتز و خواص نانوگویچه‌های حساس به دما با پوسته آبدوست

 

 

 

چکیده

هدف این پروژه سنتز نانوکپسول‌های پلیمری آبدوست با پوسته شبکه‌ای است که قادر به حفظ شکل گویچه‌ای خود هستند. این نانوکپسول‌ها حامل‌های هوشمند حساس‌دوتایی با پوسته پلی‌آکریلیک‌اسید حساس به pH و پوسته پلی(۲- هیدروکسی‌اتیل‌متیلاکریلات) حساس به دما با دمای انتقال فاز نزدیک به دمای بدن هستند.برای این کار، ابتدا نانوذرات سیلیکا در طی ۲ مرحله با ۲ عامل اصلاح‌کننده سطحی متفاوت اصلاح شدند و شروع‌کننده پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم (ATRP) روی سطح ذرات پیوند خورد. سپس، با استفاده از تکنیک ATRP پلیمریزاسیون مونومر متیل‌اکریلات روی سطح نانوذرات انجام گرفت و با استفاده از ماکروشروع‌کننده‌های حاصل،پلی(۲- هیدروکسی‌اتیل‌متاکریلات) به عنوان پوسته دوم سنتز شد. هیدرولیز پوسته پلی‌متیل‌اکریلات به منظور ایجاد پلی‌اکریلیک‌اسید و سپس شبکه‌ای‌شدن این پوسته به منظور حفظ ساختار انجام و بعد از حذف هسته سیلیکا ساختار مورد نظر حاصل شد. در روش دوم، برای استفاده از تکنیک پلیمریزاسیون RAFT جهت ایجاد نانوذرات با پوسته‌های پلیمری، از واکنش عامل RAFT بیس‌تیوبنزویل‌دی‌سولفاید با نانوذرات اصلاح‌شده استفاده و شروع‌کننده ATRP به عامل انتقال پلیمریزاسیون RAFT تبدیل شد. سپس، به ترتیب پلیمریزاسیون‌های آکریلیک‌اسید و
۲- هیدروکسی‌اتیل‌متاکریلات بر روی سطح نانوذرات انجام شدند.به منظور ایجاد ساختاری پایدار، پوسته اول یعنی پلی‌آکریلیک‌اسید شبکه‌ای و سپس، به منظور ایجاد نانوکپسول‌های پلیمری، هسته سیلیکایی نانوذرات توسط HF خارج‌ شد.

از آزمون FTIR برای شناسایی گروه‌های عاملی عوامل اصلاح و نیز پلیمرهای پیوندخورده به سطح نانوذرات استفاده شد. همچنین آزمون ۱H-NMR برای شناسایی پلیمرهای سنتزشده به کار رفت. آزمون TGA برای تعیین کمی مقادیر اصلاح‌کننده‌ها و پلیمرهای پیوندخورده به سطح وآزمون SEM به منظور بررسی ساختار ظاهری نانوذرات خالص و نیز نانوذرات اصلاح‌شده استفاده شد. نتایج ساختار کروی نانوذرات در همه نمونه‌ها و و نیز افزایش قطر نانوذرات پس از هر مرحله پلیمریزاسیون را به خوبی نشان داد. تصاویر TEM ساختار هسته- پوسته نانوذرات پس از پلیمریزاسیون و نیز ساختار کپسولی (میان‌تهی) را پس از فرآیند خارج‌سازی هسته سیلیکا به خوبی نشان می‌دهند.

 

کلیدواژه‌ها: ATRP، RAFT، هسته- پوسته، نانوکپسول، پلی‌اکریلیک‌اسید،
پلی(۲- هیدروکسی‌اتیل‌متاکریلات)

 

 

فهرست مطالب

 

فهرست مطالب ‌ج

فصل اول: ۱

مروری بر منابع ۱

۱-۱- پلیمریزاسیون رادیکال آزاد کنترل‌شده/ زنده ۲

۱-۱-۱- مقدمه ۲

۱-۱-۲- پلیمریزاسیون کنترل‌شده/”زنده” از طریق روش NMP 3

1-1-3- پلیمریزاسیون کنترل‌شده/”زنده” از طریق روش ATRP 9

1-1-4- پلیمریزاسیون کنترل‌شده/ “زنده” از طریق روش RAFT 12

1-1-5- پلیمریزاسیون کاتالیستی انتقال زنجیر برگشت‌پذیر (RTCP) 19

1-2- استفاده از پلیمریزاسیون کنترل‌شده/”زنده” برای تهیه نانوکامپوزیت‌ها ۲۰

۱-۲-۱- روش “پیوند به” ۲۱

۱-۲-۲- روش پلیمریزاسیون آغازشده از سطح ۲۳

۱-۲-۳- روش “پیوند به واسطه” ۳۳

۱-۳- پلیمرهای حرارت پاسخگو ۳۵

۱-۳-۱- مقدمه ۳۵

۱-۳-۲- روش های بررسی پلیمرهای حرارت‌پاسخگو در محلول ۳۷

۱-۴- پلی‌آکریلیک‌اسید ۴۰

۱-۴-۱- مقدمه ۴۰

۱-۴-۲- پلیمریزاسیون مستقیم آکریلیک‌اسید ۴۳

۱-۴-۳- کوپلیمرهای آکریلیک‌اسید ۴۳

۱-۵- پلی‌(۲- هیدروکسی‌اتیل‌متاکریلات) ۴۶

فصل دوم: ۴۹

مواد، روش‌ها و تجهیزات ۴۹

۲-۱- مقدمه ۵۰

۲-۲- مواد ۵۰

۲-۲-۱- مونومرها ۵۱

۲-۲-۲- نانوذره ۵۱

۲-۲-۳- حلال‌ها ۵۱

۲-۲-۴- شروع‌کننده ۵۲

۲-۲-۵- اصلاح‌کننده‌های سطحی ۵۲

۲-۲-۶- عامل RAFT 53

2-2-7- سایر مواد ۵۳

۲-۳- تجهیزات ۵۴

۲-۳-۱- سامانه صاف‌کردن مخلوط‌ها در فرآیندهای مختلف ۵۴

۲-۳-۲- راکتور ۵۴

۲-۳-۳- آون ۵۵

۲-۳-۴- سانتریفیوژ ۵۵

۲-۳-۵- اولتراسونیکاسیون ۵۶

۲-۴- آنالیزها و دستگاه‌های شناسایی ۵۷

۲-۴-۱- طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه ۵۷

۲-۴-۲- وزن‌سنجی حرارتی ۵۷

۲-۴-۳- پراکنش نور دینامیکی ۵۸

۲-۴-۴- میکروسکوپ الکترونی عبوری ۵۸

۲-۴-۵- میکروسکوپ الکترونی روبشی ۵۹

۲-۴-۶- رزونانس مغناطیسی هسته ۵۹

۲-۵- اصلاح سطح نانوذرات سیلیکا ۵۹

۲-۵-۱- آمین‌دارکردن سطح نانوذرات ۵۹

۲-۵-۲- برم‌دارکردن سطح نانوذرات (نشاندن شروع‌کننده ATRP) 60

2-5-3- تبدیل شروع‌کننده ATRP به عامل RAFT 62

2-6- واکنش‌های پلیمریزاسیون ۶۳

۲-۶-۱- استفاده از روش ATRP 63

2-6-2- استفاده از روش پلیمریزاسیون RAFT 65

2-7- شبکه‌ای‌کردن پلی‌آکریلیک‌اسید ۶۷

۲-۸- حذف هسته سیلیکا و تهیه نانوذرات کروی توخالی شاخه‌دار ۶۸

فصل سوم ۶۹

نتایج و بحث ۶۹

۳-۱- تحلیل داده‌های FTIR 70

3-1-1- نشاندن گروه‌های آمینی و شروع‌کننده ATRP روی سطح نانوذرات ۷۰

۳-۱-۲- پلیمریزاسیون متیل‌اکریلات با روش ATRP 71

3-1-3- افزودن قطعه  PHEMAبه PMA پیوندخورده به سطح با پلیمریزاسیون ATRP 71

3-1-4- هیدرولیز PMA و تبدیل آن به PAA 72

3-1-5- پلیمریزاسیون آکریلیک‌اسید با روش RAFT 73

3-1-6- سنتز قطعه PHEMA با روش RAFT 73

3-2- تحلیل داده‌های آزمون TGA 74

3-3- بررسی ساختار نانوذرات با استفاده از تصاویر TEM 76

3-3-1- ساختارنانوذرات سنتز شده به روش ATRP 76

3-3-2- ساختارنانوذرات سنتز شده به روش RAFT 77

3-4- بررسی نانوذرات با استفاده از تصاویر SEM 78

3-4-1- بررسی نانوذرات تشکیل شده به روش ATRP 78

3-4-2- بررسی مورفولوژیکی نانوذرات تشکیل شده به روش RAFT 79

3-5- تحلیل داده‌های طیف‌سنجی ۱H-NMR 82

نتیجه گیری ۸۵

مراجع ۸۷