ORIGINAL_ARTICLE
مروری بر روشهای تهیه هیدروژلهای تزریقپذیر تشکیلشونده درجا و کاربردهای آنها در مهندسی بافت
مهندسی بافت، مثلثی با سه ضلع از انواع مختلف سلولها، زیستمولکولهای کوچک، عامل رشد و داربست با هدف بازیابی، ترمیم و بهبود عملکرد بافت است. در مهندسی بافت، چسبندگی، رشد، تکثیر و تمایز سلولها نیازمند کنترل دقیق عاملهای بیرونی نظیر خواص فیزیکی داربست بهعنوان ماتریس برونسلولی (ECM)، نوع و مقدار مولکولهای فعال زیستی مانند زیستمولکولهای کوچک، پپتیدها و پروتئینهاست. بنابراین برهمکنش داربستهای سنتزی و طبیعی با سلولها، باید بازتابی از ریزمحیط سلولی در بدن باشد. در این مقاله، روشهای مختلف تهیه هیدروژلهای تزریقپذیر تشکیلشونده درجا با کاربرد پزشکی و بازسازی بافت شرح داده شده که با پیوندهای شیمیایی یا برهمکنشهای فیزیکی شبکهای میشوند. این نوع هیدروژلها در کاربردهای مهندسی بافت بسیار جالب توجه هستند. زیرا بهآسانی میتوانند سلولها یا زیستمولکولها را به بافت آسیبدیده انتقال دهند. نبود سمیت شدید و وجود حداقل جراحت و درد هنگام جراحی در بیمار از برتریهای هیدروژلهای تزریقشونده است. روشهای شیمیایی متنوعی مانند شیمی کلیک، افزایش Michael، باز شیف و واکنش آنزیمی برای شبکهایکردن هیدروژلهای تزریقپذیر بهکار گرفته شده است. برخی از هیدروژلها را میتوان با برهمکنشهای فیزیکی نظیر برهمکنشهای یونی، پیوند هیدروژنی و برهمکنش ابرمولکولی بدون وجود عاملهای بیرونی در شرایط فیزیولوژی بدن تهیه کرد. در این مطالعه، افزون بر روشهای مختلف تهیه، جنبههای کاربردی این هیدروژلها در پزشکی ترمیمی و دستاوردهای حاصل از آن در مهندسی بافت مرور میشود.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1727_79f899865335cb7934dab5e91c6984c6.pdf
2020-06-21
95
113
10.22063/jipst.2020.1727
مهندسی بافت
داربست
هیدروژل تزریقپذیر
پیوند شیمیایی
برهمکنش فیزیکی
علی
مرادیان
a.moradian@ippi.ac.ir
1
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده علوم پلیمر، گروه پلیمرهای زیستسازگار، صندوق پستی 112-14975
AUTHOR
مژگان
زندی
2
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده علوم پلیمر، گروه پلیمرهای زیستسازگار، صندوق پستی 112-14975
LEAD_AUTHOR
مرتضی
بهزادنسب
3
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند پلیمر، گروه رنگ، رزین و پوششهای سطح، صندوق پستی 112-14975
AUTHOR
محمد
پزشکی مدرس
4
تهران، دانشگاه علوم پزشکی ایران، مرکز تحقیقات سوختگی، صندوق پستی 354-14665
AUTHOR
Lanza R., Langer R., and Vacanti J.P., Principles of Tissue Engineering, 4 th ed., Elsevier, 237-259, 2013.
1
The Extracellular Matrix: An Overview, Mecham R.P. (Ed.), Springer Berlin Heidelberg, 1-39, 2011.
2
Varki A., Cummings R.D., Esko J.D., Freeze H.H., Stanley P., Bertozzi, C.R., Hart G.W., and Etzler M.E., Essentials of Glycobiology, Cold Spring Harbor Laboratory, 30-49, 2009.
3
Jurgen Schiller K.L., The Detailed Structural Characterization of Chemically Modified Glycosaminoglycans is Absolutely Essential to Explain Potential Biological Effectsm, J. Glycomics Lipidomics, 04, 1-10, 2014.
4
Bast R.C., Hennessy B., and Mills G.B., The Biology of Ovarian Cancer: New Opportunities for Translation, Nat. Rev. Cancer, 9, 415-428, 2009.
5
Lutolf M.P., Gilbert P.M., and Blau H.M., Designing Materials to Direct Stem-Cell Fate, Nature, 462, 433-441, 2009.
6
Yi S., Ding F., Gong L., and Gu X., Extracellular Matrix Scaffolds for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, Curr. Stem Cell Res. Ther, 12, 233-246, 2017.
7
Bakhtiar H., Pezeshki-Modaress M., Kiaipour, Z., Shafiee M., Ellini M. R., Mazidi A., Rajabi S., Zamanlui Benisi S., Ostad S.N., Galler K., Pakshir, P., Azarpazhooh A., and Kishen A., Pulp ECM-derived Macroporous Scaffolds for Stimulation of Dental-pulp Regeneration Process, Dent. Mater, 36, 76-87, 2020.
8
Eltom A., Zhong G., and Muhammad A., Scaffold Techniques and Designs in Tissue Engineering Functions and Purposes: A Review, Adv. Mater. Sci. Eng., 2019, 1-13, 2019.
9
Moradian A. and Khademzadeh J., Biodegradable and Biocompatible Synthetic Polymers for Tissue Engineering, Iran. Polym. Technol. Res. Dev., (Persian), 3, 63-78, 2018.
10
Dash M., Chiellini F., Ottenbrite R.M., and Chiellini E., Chitosan-A Versatile Semi-Synthetic Polymer in Biomedical Applications, Prog. Polym. Sci., 36, 981-1014, 2011.
11
Puppi D., Chiellini F., Piras A.M., and Chiellini E., Polymeric Materials for Bone and Cartilage Repair, Prog. Polym. Sci., 35, 403-440, 2010.
12
Sadeghi A., Zandi M., Pezeshki-Modaress M., and Rajabi S., Tough, Hybrid Chondroitin Sulfate Nanofibers as a Promising Scaffold for Skin Tissue Engineering, Int. J. Biol. Macromol., 132, 63-75, 2019.
13
Chai Q., Jiao Y., and Yu, X., Hydrogels for Biomedical Applications: Their Characteristics and the Mechanisms behind Them, Gels, 3, 6-15, 2017.
14
Seliktar D., Designing Cell-Compatible Hydrogels for Biomedical Applications, Science, 336, 1124-1138, 2012.
15
Lowman A.M., Dziubla T.D., Bures P., and Peppas N.A., Structural and Dynamic Response of Neutral and Intelligent Networks in Biomedical Environments, Adv. Chem. Eng., 29, 75-130, 2004.
16
Lee J.H., Injectable Hydrogels Delivering Therapeutic Agents for Disease Treatment and Tissue Engineering, Biomater. Res., 22, 27-41, 2018.
17
Ko D.Y., Shinde U.P., Yeon B., and Jeong B., Recent Progress of In Situ Formed Gels for Biomedical Applications, Prog. Polym. Sci., 38, 672-701, 2013.
18
Yu L. and Ding J., Injectable Hydrogels as Unique Biomedical Materials, Chem. Soc. Rev., 37, 1473-1481, 2008.
19
Liu M., Zeng X., Ma C., Yi H., Ali Z., Mou X., Li S., Deng Y., He N., Injectable Hydrogels for Cartilage and Bone Tissue Engineering, Bone Res., 5, 1-20, 2017.
20
Nair D.P., Podgórski M., Chatani S., Gong T., Xi W., Fenoli C.R., and Bowman C.N., The Thiol-Michael Addition Click Reaction: A Powerful and Widely Used Tool in Materials Chemistry, Chem. Mater., 26, 724-744, 2014.
21
McCall J.D. and Anseth K.S., Thiol-Ene Photopolymerizations Provide a Facile Method to Encapsulate Proteins and Maintain Their Bioactivity, Biomacromolecules, 13, 2410-2417, 2012.
22
Matsumoto M., Udomsinprasert W., Laengee P., Honsawek S., Patarakul K., and Chirachanchai S., A Water-Based Chitosan-Maleimide Precursor for Bioconjugation: An Example of a Rapid Pathway for an In Situ Injectable Adhesive Gel, Macromol. Rapid Commun., 37, 1618-1622, 2016.
23
Jin R., Moreira Teixeira L.S., Krouwels A., Dijkstra P.J., van Blitterswijk C.A., Karperien M., and Feijen J., Synthesis and Characterization of Hyaluronic acid–Poly(ethylene glycol) Hydrogels via Michael addition: An Injectable Biomaterial for Cartilage repair, Acta Biomater., 6, 1968-1977, 2010.
24
Yang J.A., Kim H., Park K., and Hahn S.K., Molecular Design of Hyaluronic Acid Hydrogel Networks for Long-Term Controlled Delivery of Human Growth Hormone, Soft Matter, 7, 868-870, 2011.
25
Cai S., Liu Y., Zheng Shu X., and Prestwich G.D., Injectable Glycosaminoglycan Hydrogels for Controlled Release of Human Basic Fibroblast Growth Factor, Biomaterials, 26, 6054-6067, 2005.
26
Liu Y., Shu X.Z., and Prestwich G.D., Reduced Postoperative Intra-Abdominal Adhesions Using Carbylan-SX, a Semisynthetic Glycosaminoglycan Hydrogel, Fertil. Steril., 87, 940-948, 2007.
27
Wiley K.L., Ovadia E.M., Calo C.J., Huber R.E., and Kloxin A.M., Rate-based Approach for Controlling the Mechanical Properties of ‘Thiol–ene’ Hydrogels Formed with Visible Light, Polym. Chem., 10, 4428-4440, 2019.
28
Worrell B.T., Malik J.A., and Fokin V.V., Direct Evidence of a Dinuclear Copper Intermediate in Cu(I)-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloadditions, Science, 340, 457-460, 2013.
29
Schöffler A.L., Makarem A., Rominger F., and Straub B.F., Dinuclear Thiazolylidene Copper Complex as Highly Active Catalyst for Azid-Alkyne Cycloadditions, Beilstein J. Org. Chem., 12, 1566-1572, 2016.
30
Jewett J.C. and Bertozzi C.R., Cu-free Click Cycloaddition Reactions in Chemical Biology, Chem. Soc. Rev., 39, 1272-1279, 2010.
31
Takahashi A., Suzuki Y., Suhara T., Omichi K., Shimizu A., Hasegawa, K., Kokudo N., Ohta S., and Ito T., In Situ Cross-Linkable Hydrogel of Hyaluronan Produced via Copper-Free Click Chemistry, Biomacromolecules, 14, 3581-3588, 2013.
32
van Dijk M., van Nostrum C.F., Hennink W.E., Rijkers D.T.S., and Liskamp R.M.J., Synthesis and Characterization of Enzymatically Biodegradable PEG and Peptide-Based Hydrogels Prepared by Click Chemistry, Biomacromolecules, 11, 1608-1614, 2010.
33
Nguyen Q.V., Huynh D.P., Park J.H., and Lee D.S., Injectable Polymeric Hydrogels for the Delivery of Therapeutic Agents: A Review, Eur. Polym. J., 72, 602-619, 2015.
34
Collins J., Xiao Z., Müllner M., and Connal L.A., The Emergence of Oxime Click Chemistry and Its Utility in Polymer Science, Polym. Chem., 7, 3812-3826, 2016.
35
Tan H., Chu C.R., Payne K.A., and Marra K.G., Injectable In Situ Forming Biodegradable Chitosan–Hyaluronic Acid Based Hydrogels for Cartilage Tissue Engineering, Biomaterials, 30, 2499-2506, 2009.
36
Wang D.A., Varghese S., Sharma B., Strehin I., Fermanian S., Gorham J., Fairbrother D.H., Cascio B., and Elisseeff J.H., Multifunctional Chondroitin Sulphate for Cartilage Tissue–Biomaterial Integration, Nat. Mater., 6, 385-392, 2007.
37
Emami Z., Ehsani M., Zandi M., and Foudazi R., Controlling Alginate Oxidation Conditions for Making Alginate-Gelatin Hydrogels, Carbohydr. Polym., 198, 509-517, 2018.
38
Hozumi T., Kageyama T., Ohta S., Fukuda J., and Ito T., Injectable Hydrogel with Slow Degradability Composed of Gelatin and Hyaluronic Acid Cross-Linked by Schiff’s Base Formation, Biomacromolecules, 19, 288-297, 2018.
39
Lee F., Bae K.H., and Kurisawa M., Injectable Hydrogel Systems Crosslinked by Horseradish Peroxidase, Biomed. Mater., 11, 1-14, 2015.
40
Kim K.S., Park S.J., Yang J.A., Jeon J.H., Bhang S.H., Kim B.S., and Hahn S.K., Injectable Hyaluronic Acid–Tyramine Hydrogels for the Treatment of Rheumatoid Arthritis, Acta Biomater., 7, 666-674, 2011.
41
Jin R., Moreira Teixeira L.S., Dijkstra P.J., van Blitterswijk C.A., Karperien M., and Feijen J., Chondrogenesis in Injectable Enzymatically Crosslinked Heparin/Dextran Hydrogels, J. Control. Release, 152, 186-195, 2011.
42
Lee F., Bae K.H., and Kurisawa M., Injectable Hydrogel Systems Crosslinked by Horseradish Peroxidase, Biomed. Mater., 11, 1-14, 2015.
43
Elisseeff J., Anseth K., Sims D., McIntosh W., Randolph M., and Langer R., Transdermal Photopolymerization for Minimally Invasive Implantation, Proc. Natl. Acad. Sci., 96, 3104-3107, 1999.
44
Ghasaban S., Atai M., Imani M., Zandi M., and Shokrgozar M.A., Photo-Crosslinkable Cyanoacrylate Bioadhesive: Shrinkage Kinetics, Dynamic Mechanical Properties, and Biocompatibility of Adhesives Containing TMPTMA and POSS Nanostructures as Crosslinking Agents, J. Biomed. Mater. Res. Part A, 99, 240-248, 2011.
45
Yoshii E., Cytotoxic effects of Acrylates and Methacrylates: Relationships of Monomer Structures and Cytotoxicity, J. Biomed. Mater. Res., 37, 517-524, 1997.
46
Pereira I.H.L., Ayres E., Patrício P.S., Góes A.M., Gomide V.S., Junior, E.P., and Oréfice R.L., Photopolymerizable and Injectable Polyurethanes for Biomedical Applications: Synthesis and Biocompatibility, Acta Biomater, 6, 3056-3066, 2010.
47
Ovsianikov A., Malinauskas M., Schlie S., Chichkov B., Gittard S., Narayan R., Löbler M., Sternberg K., Schmitz K.P., and Haverich A., Three-dimensional Laser Micro- and Nano-structuring of Acrylated Poly(ethylene glycol) Materials and Evaluation of Their Cytoxicity for Tissue Engineering Applications, Acta Biomater, 7, 967-974, 2011.
48
Nichol J.W., Koshy S.T., Bae H., Hwang C.M., Yamanlar S., and Khademhosseini A., Cell-laden Microengineered Gelatin Methacrylate Hydrogels, Biomaterials, 31, 5536-5544, 2010.
49
Pahoff S., Meinert C., Bas O., Nguyen L., Klein T.J., and Hutmacher D.W., Effect of Gelatin Source and Photoinitiator Type on Chondrocyte Redifferentiation in Gelatin Methacryloyl-based Tissue-Engineered Cartilage Constructs, J. Mater. Chem. B, 7, 1761-1772, 2019.
50
Seo J.Y., Lee B., Kang T.W., Noh J.H., Kim M.J., Ji Y.B., Ju H.J., Min B.H., and Kim M.S., Electrostatically Interactive Injectable Hydrogels for Drug Delivery, Tissue Eng. Regen. Med., 15, 513-520, 2018.
51
Tønnesen H.H. and Karlsen J., Alginate in Drug Delivery Systems, Drug Dev. Ind. Pharm., 28, 621-630, 2002.
52
Nair L.S. and Laurencin C.T., Biodegradable Polymers as Biomaterials, Prog. Polym. Sci., 32, 762-798, 2007.
53
Sun J.Y., Zhao X., Illeperuma W.R.K., Chaudhuri O., Oh K.H., Mooney D.J., Vlassak J.J., and Suo Z., Highly Stretchable and Tough Hydrogels, Nature, 489, 133-136, 2012.
54
Zhao L., Weir M. D., and Xu H.H.K., An Injectable Calcium Phosphate-Alginate Hydrogel-Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cell Paste for Bone Tissue Engineering, Biomaterials, 31, 6502-6510, 2010.
55
Kuo C.K. and Ma P.X., Ionically Crosslinked Alginate Hydrogels as Scaffolds for Tissue Engineering: Part 1. Structure, Gelation Rate and Mechanical Properties, Biomaterials, 22, 511-521, 2001.
56
Kuo C.K., Ma P.X., Maintaining Dimensions and Mechanical Properties of Ionically Crosslinked Alginate Hydrogel Scaffolds In Vitro, J. Biomed. Mater. Res. A., 84, 899-907, 2008.
57
Daemi H., Mashayekhi M., and Pezeshki Modaress M., Facile Fabrication of Sulfated Alginate Electrospun Nanofibers, Carbohydr. Polym., 198, 481-485, 2018.
58
Lee K.Y. and Mooney D.J., Alginate: Properties and Biomedical Applications, Prog. Polym. Sci., 37, 106-126, 2012.
59
Chou A.I., Akintoye S.O., and Nicoll S.B., Photo-crosslinked Alginate Hydrogels Support Enhanced Matrix Accumulation by Nucleus Pulposus Cells In Vivo, Osteoarthr. Cartil., 17, 1377-1384, 2009.
60
Igarashi T., Iwasaki N., Kawamura D., Tsukuda Y., Kasahara Y., Todoh M., Tadano S., and Minami A., Therapeutic Effects of Intra-Articular Ultrapurified Low Endotoxin Alginate Administration on Experimental Osteoarthritis in Rabbits, Cartilage, 3, 70-78, 2012.
61
Pezeshki-Modaress M., Rajabi-Zeleti S., Zandi M., Mirzadeh H., Sodeifi N., Nekookar A., and Aghdami N., Cell-loaded Gelatin/Chitosan Scaffolds Fabricated by Salt-Leaching/Lyophilization for Skin Tissue Engineering: In Vtro and In Vivo Study, J. Biomed. Mater. Res. Part A, 102, 3908-3917, 2014.
62
Berger J., Reist M., Mayer J., Felt O., and Gurny R., Structure and Interactions in Chitosan Hydrogels Formed by Complexation or Aggregation for Biomedical Applications, Eur. J. Pharm. Biopharm., 57, 35–52, 2004.
63
Jamali Firouzabadi V. and Kokabi M., Triple Stimuli Responsive Poly(vinyl alcohol)Chitosan/Nanoclay/Nanosilver Nanocomposite Hydrogel, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 32, 3-14, 2019.
64
Tan H. and Marra K.G., Injectable, Biodegradable Hydrogels for Tissue Engineering Applications, Materials (Basel), 3, 1746-1767, 2010.
65
Yan J., Yang L., Wang G., XiaoY., Zhang B., and Qi N., Biocompatibility Evaluation of Chitosan-based Injectable Hydrogels for the Culturing Mice Mesenchymal Stem Cells In Vitro, J. Biomater. Appl., 24, 625-637, 2010.
66
Klouda L. and Mikos A.G., Thermoresponsive Hydrogels in Biomedical Applications, Eur. J. Pharm. Biopharm., 68, 34-45, 2008.
67
Zandi M. and Mirzadeh H., Effects of Concentration, Temperature, and pH on Chain Mobility of Gelatin during Early Stages of Gelation, Iran. Polym. J., 16, 861-870, 2007.
68
Ruel-Gariépy E. and Leroux J.C., In Situ-Forming Hydrogels-Review of Temperature-Sensitive Systems, Eur. J. Pharm. Biopharm., 58, 409-426, 2004.
69
Alexandridis P., Zhou D., and Khan A., Lyotropic Liquid Crystallinity in Amphiphilic Block Copolymers: Temperature Effects on Phase Behavior and Structure for Poly(ethylene oxide)-b-poly(propylene oxide)-b-poly(ethylene oxide) Copolymers of Different Composition, Langmuir, 12, 2690-2700, 1996.
70
Seyedlar R.M., Imani M., Atai M., and Nodehi A., Temperature-Responsive Hydrogels: Materials, Mechanisms and Biological Applications, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 31, 211-237, 2018.
71
Zhang W., Jin X., Li H., Zhang R., and Wu C., Injectable and Body Temperature Sensitive Hydrogels Based on Chitosan and Hyaluronic Acid for pH Sensitive Drug Release, Carbohydr. Polym., 186, 82-90, 2018.
72
Ha D.I., Lee S.B., Chong M.S., Lee Y.M., Kim S.Y., and Park Y.H., Preparation of Thermo-responsive and Injectable Hydrogels Based on Hyaluronic Acid and Poly(N-isopropylacrylamide) and Their Drug Release Behaviors, Macromol. Res., 14, 87-93, 2006.
73
Fusco S., Borzacchiello A., and Netti P.A., Perspectives on: PEO-PPO-PEO Triblock Copolymers and Their Biomedical Applications, J. Bioact. Compat. Polym., 21, 149-164, 2006.
74
Jeong B., Bae Y.H., and Kim S.W., In Situ Gelation of PEG-PLGA-PEG Triblock Copolymer Aqueous Solutions and Degradation Thereof, J. Biomed. Mater. Res., 50, 171-177, 2000.
75
Massumi M., Abasi M., Babaloo H., Terraf P., Safi M., Saeed M., Barzin J., Zandi M., and Soleimani M., The Effect of Topography on Differentiation Fates of Matrigel-Coated Mouse Embryonic Stem Cells Cultured on PLGA Nanofibrous Scaffolds, Tissue Eng., Part A, 18, 609-620, 2012.
76
Liu H., Slamovich E.B., and Webster T.J., Less Harmful Acidic Degradation of Poly(lactic-co-glycolic acid) Bone Tissue Engineering Scaffolds Through Titania Nanoparticle Addition, Int. J. Nanomed., 1, 541-545, 2006.
77
Xu X.D., Zhang X.Z., Cheng S.X., Zhuo R.X., and Kennedy J.F., A Strategy to Introduce the pH Sensitivity to Temperature Sensitive PNIPAAm Hydrogels without Weakening the Thermosensitivity, Carbohydr. Polym., 68, 416-423, 2007.
78
Kim H.K., Shim W.S., Kim S.E., Lee K.H., Kang E., Kim J.H., Kim K., Kwon I.C., Lee D.S., Injectable In Situ–Forming pH/Thermo-Sensitive Hydrogel for Bone Tissue Engineering, Tissue Eng. Part A, 15, 923-933, 2009.
79
Khan S., Akhtar N., Minhas M.U., and Badshah S.F., pH/Thermo-Dual Responsive Tunable In Situ Cross-Linkable Depot Injectable Hydrogels Based on Poly(N-Isopropylacrylamide)/Carboxymethyl Chitosan with Potential of Controlled Localized and Systemic Drug Delivery, AAPS Pharm. Sci. Tech., 20, 1-16, 2019.
80
Potta T., Chun C., and Song S.C., Dual Cross-Linking Systems of Functionally Photo-Cross-Linkable and Thermoresponsive Polyphosphazene Hydrogels for Biomedical Applications, Biomacromolecules, 11, 1741-1753, 2010.
81
Wong Po Foo C.T.S., Lee J.S., Mulyasasmita W., Parisi-Amon A., and Heilshorn S.C., Two-Component Protein-Engineered Physical Hydrogels for Cell Encapsulation, Proc. Natl. Acad. Sci., 106, 22067-22072, 2009.
82
Miyata T., Asami N., and Uragami T., Structural Design of Stimuli-Responsive Bioconjugated Hydrogels that respond to a Target Antigen, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 47, 2144-2157, 2009.
83
Xing Y., Cheng E., Yang Y., Chen P., Zhang T., Sun Y., Yang Z., and Liu D., Self-Assembled DNA Hydrogels with Designable Thermal and Enzymatic Responsiveness, Adv. Mater., 23, 1117-1121, 2011.
84
Salem A.K., Rose F.R.A.J., Oreffo R.O.C., Yang X., Davies M.C., Mitchell J.R., Roberts C.J., Stolnik-Trenkic S., Tendler S.J.B., Williams P.M., and Shakesheff K.M., Porous Polymer and Cell Composites that Self-Assemble In Situ, Adv. Mater., 15, 210-213, 2003.
85
Wen H., Xiao W., Biswas S., Cong Z.Q., Liu X.M., Lam K.S., Liao Y.H., and Deng W., Alginate Hydrogel Modified with a Ligand Interacting with α3β1 Integrin Receptor Promotes the Differentiation of 3D Neural Spheroids toward Oligodendrocytes in Vitro, ACS Appl. Mater. Interfaces, 11, 5821-5833, 2019.
86
Rajput K.N., Patel K.C., and Trivedi U.B., β-Cyclodextrin Production by Cyclodextrin Glucanotransferase from an Alkaliphile Microbacterium terrae KNR 9 Using Different Starch Substrates, Biotechnol. Res. Int., 2016, 1-7, 2016.
87
Davis M.E. and Brewster M.E., Cyclodextrin-based Pharmaceutics: Past, Present and Future, Nat. Rev. Drug Discov., 3, 1023-1035, 2004.
88
Li J., Self-assembled Supramolecular Hydrogels Based on Polymer-Cyclodextrin Inclusion Complexes for Drug Delivery, NPG Asia Mater., 2, 112-118, 2010.
89
ehn J.M., Current Challenges on Large Supramolecular Assemblies, Springer, Netherlands, 51-66, 1999.
90
van de Manakker F., van der Pot M., Vermonden T., van Nostrum C.F., and Hennink W.E., Self-Assembling Hydrogels Based on β-Cyclodextrin/Cholesterol Inclusion Complexes, Macromolecules, 41, 1766–1773, 2008.
91
Lee J.W., Samal S., Selvapalam N., Kim H.J., and Kim K., Cucurbituril Homologues and Derivatives: New Opportunities in Supramolecular Chemistry, Acc. Chem. Res., 36, 621-630, 2003.
92
Appel E.A., Biedermann F., Rauwald U., Jones S., Zayed J.M., and Scherman O.A., Supramolecular Cross-Linked Networks via Host-Guest Complexation with Cucurbit[8]uril, J. Am. Chem. Soc., 132, 14251-14260, 2010.
93
Park K.M., Yang J.A., Jung H., Yeom J., Park J.S., Park K.H., Hoffman A.S., Hahn S.K., and Kim K., In Situ Supramolecular Assembly and Modular Modification of Hyaluronic Acid Hydrogels for 3D Cellular Engineering, ACS Nano, 6, 2960-2968, 2012.
94
Lee S.J., Atala A., and Yoo J.J., In Situ Tissue Regeneration : Host Cell Recruitment and Biomaterial Design, Academic, 3-17, 2016.
95
Kirouac D.C., Madlambayan G.J., Yu M., Sykes E. A. Ito C., and Zandstra P.W., Cell-Cell Interaction Networks Regulate Blood Stem and Progenitor Cell Fate, Mol. Syst. Biol., 5, 293-303, 2009.
96
Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., and Walter P., Molecular Biology of the Cell, Garland Science, 4-26, 2002.
97
Le Blanc K., Frassoni F., Ball L., Locatelli F., Roelofs H., Lewis I., Lanino E., Sundberg B., Bernardo M.E., Remberger M., Dini G., Egeler R.M., Bacigalupo A., Fibbe W., and Ringdén O., Mesenchymal Stem Cells for Treatment of Steroid-Resistant, Severe, Acute Graft-Versus-Host Disease: A Phase II Study, Lancet, 371, 1579-1586, 2008.
98
Vosoughi S., Mahmoudreza Hojjati S., and Kasraian A., Preparation and Study on Properties Superabsorbent Hydrogel Composite of Acryl-amide-Acrylic Acid and Zeolite in Agricultural Uses, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 30, 391-404, 2018.
99
Vernon B., Kim S.W., and Bae Y.H., Insulin Release from Islets of Langerhans Entrapped in a Poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) Polymer Gel, J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 10, 183-198, 1999.
100
Gappa H., Baudyš M., Koh J.J., Kim S.W., and Bae Y.H., The Effect of Zinc-Crystallized Glucagon-Like Peptide-1 on Insulin Secretion of Macroencapsulated Pancreatic Islets, Tissue Eng., 7, 35-44, 2001.
101
low E.F., Haas T.A., Zhang L., Loftus J., and Smith J.W., Ligand Binding to Integrins, J. Biol. Chem., 275, 21785-21788, 2000.
102
Phelps E.A., Headen D.M., Taylor W.R., Thulé P.M., and García A.J., Vasculogenic Bio-synthetic Hydrogel for Enhancement of Pancreatic Islet Engraftment and Function in Type 1 Diabetes, Biomaterials, 34, 4602-4611, 2013.
103
Keshaw H., Forbes A., and Day R.M., Release of Angiogenic Growth Factors from Cells Encapsulated in Alginate Beads with Bioactive Glass, Biomaterials, 26, 4171-4179, 2005.
104
Orive G., De Castro M., Kong H.J., Hernández R.M., Ponce S., Mooney D.J., and Pedraz J.L., Bioactive Cell-Hydrogel Microcapsules for Cell-Based Drug Delivery, J. Control. Release, 135, 203-210, 2009.
105
Bikram M., Fouletier-Dilling C., Hipp J.A., Gannon F., Davis A.R., Olmsted-Davis E.A., and West J.L., Endochondral Bone Formation from Hydrogel Carriers Loaded with BMP2-transduced Cells, Ann. Biomed. Eng., 35, 796-807, 2007.
106
Choi M., Choi J.W., Kim S., Nizamoglu S., Hahn S.K., and Yun S.H., Light-Guiding Hydrogels for Cell-Based Sensing and Optogenetic Synthesis In Vivo, Nat. Photonics, 7, 987-994, 2013.
107
Luo Y. and Shoichet M.S., A photolabile Hydrogel for Guided Three-Dimensional Cell Growth and Migration, Nat. Mater., 3, 249-253, 2004.
108
Oh H.J., Park E.J., Lee S.Y., Soh J.W., Kong I.S., Choi S.W., Ra J.C., Kang S.K., and Lee B.C., Comparison of Cell Proliferation and Epigenetic Modification of Gene Expression Patterns in Canine Foetal Fibroblasts and Adipose Tissue-Derived Mesenchymal Stem Cells, Cell Prolif., 45, 438-444, 2012.
109
Wojciechowski A.B., Englund U., Lundberg C., and Warfvinge K., Survival and Long Distance Migration of Brain-Derived Precursor Cells Transplanted to Adult Rat Retina. Stem Cells, 22, 27-38, 2004.
110
Badylak S.F. and Nerem R.M., Progress in Tissue Engineering and Regenerative Medicine, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 107, 3285-3286, 2010.
111
Laflamme M.A. and Murry C.E., Heart Regeneration, Nature, 473, 326-335, 2011.
112
Kim M., Lee J.Y., Jones C.N., Revzin A., and Tae G., Heparin-Based Hydrogel as a Matrix for Encapsulation and Cultivation of Primary Hepatocytes, Biomaterials, 31, 3596-3603, 2010.
113
114.Wu D.Q., Wang T., Lu B., Xu, X.D., Cheng S. X., Jiang X.J., Zhang X.Z., and Zhuo R.X., Fabrication of Supramolecular Hydrogels for Drug Delivery and Stem Cell Encapsulation, Langmuir, 24, 10306-10312, 2008.
114
ORIGINAL_ARTICLE
خواص گرمامکانیکی رسن تایر هیبریدی نایلون 6،6- پلیاستر: اثر مقدار تاب و نسبت چنبرش
فرضیه: طراحی و تولید رسنهای هیبریدی تایر، روشی ساده و مقرون بهصرفه برای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی تایر بوده و بر مصرف سوخت خودرو نیز اثرگذار است.روشها: در این مطالعه، برای دستیابی به مواد تقویتکننده جدید با عملکرد بهتر بهکمک الیاف متداول، از دولاتابی نخهای نایلون 6،6 و پلیاستر به یکدیگر، رسن تایر هیبریدی تولید شد. اثر مقدار تاب و نسبت چنبرش بر خواص گرمایی و مکانیکی رسن هیبریدی مطالعه شد. رسنهای تولیدشده، دارای مقادیر مختلف تاب 300، 350 و 400tpm و نسبت چنبرش 1.00، 1.03 و 1.05 بودند. خواص مکانیکی شامل استحکام و خزش بررسی شد. جمعشدگی گرمایی و نیروی جمعشدگی نیز اندازهگیری و با نمونههای مرجع، رسنها و نخهای نایلونی و پلیاستری مقایسه شد. آزمون دینامیکی-مکانیکی-گرمایی (DMTA) برای بررسی نیروی جمع شدگی و خزش نمونهها بهکار گرفته شد.یافتهها: نتایج نشان داد، کرنش تسلیم و جمعشدگی تمام رسنهای هیبریدی کمتر از رسن نایلونی و بیشتر از رسن پلیاستری بود. افزایش مقدار تاب به کاهش نیرو در ازدیاد طول ویژه (LASE) و افزایش خزش منجر میشود که دلیل آن زاویه مارپیچ میان محور الیاف و محور رسن است. افزون بر این، LASE با افزایش نسبت چنبرش، کار تا حد گسیختگی و خزش افزایش مییابد. همچنین ازدیاد مقدار تاب و نسبت چنبرش، به افزایش جمعشدگی و نیروی جمعشدگی منجر میشود. بر اساس نتایج، رسن هیبریدی با نسبت چنبرش 1.05 بهدلیل پایداری ابعادی و خواص مکانیکی خوب، میتواند برای طراحی تایرهای کارآمد استفاده شود.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1728_415130cf6214d9524b3ab3b0446b25a3.pdf
2020-06-21
115
123
10.22063/jipst.2020.1728
رسن تایر
هیبریدی
نیروی جمعشدگی
نایلون 6
6
پلیاستر
زهرا
مهدویپور
1
تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نساجی، صندوق پستی 1591634311
AUTHOR
محمد
کریمی
2
تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نساجی، صندوق پستی 1591634311
LEAD_AUTHOR
سید انور
حسینی
anvar1353@yahoo.com
3
تاکستان، مجتمع نخ تایر رازی، صندوق پستی 1345
AUTHOR
Sanjeevan T., Effects of Thermal Contraction on Structure and Properties of PET Fibers, https://www.slideshare.net/ThayaleesparakumarSanjeevan/tyre-technology, Available in 7 May 2019.
1
Aytac A., Yilmaz B., and Deniz V., Effects of Linear Density and Twist Level on The Mechanical Properties of Nylon 6.6 Tyre Cord, Fiber. Polym., 1, 309-315, 2010.
2
Ramazani S., Morshed M., and Ghane M., Study of the Effect of Heat Treatment on Nylon 66 Tire Cords Structure and Its Physical Properties, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 2, 109-117, 2006.
3
Yilmaz B., Investigation of Twisted Monofilament Cord Properties Made of Nylon 6.6 and Polyester, Fiber Polym., 12, 1091-1098, 2011.
4
Cho D. and Jeong Y., Study on the Strength Retention of Technical Cord Yarn, Fiber. Polym., 7, 305– 309, 2006.
5
Anthony R.B., Ramirez J., and Clerc C., Handbook of Properties of Textile and Technical Fibres, 2nd ed., Woodhead, North America, 595-618, 2018.
6
Vecchiato S., Ahrens J., Pellis A., Scaini D., Mueller B., Acero E.H., and Guebitz G.M., Enzymatic Functionalization of HMLS- Polyethylene Terephthalate Fabrics Improves the Adhesion to Rubber, Sustain. Chem. Eng., 5, 6456-6465, 2017.
7
Razavizadeh M. and Jamshidi M., Adhesion of Nitrile Rubber (NBR) to Polyethylene Terephthalate (PET) Fabric-Part 1: Surface Modification by Methylenediphenyl Di-isocyanate (MDI), Appl. Surf. Sci., 360, 429-435, 2016.
8
Mounting Radial Tires on Classic-Vehicle Rims, https://www.sema.org/news/2011/07/01/Mounting-Radial-Tires-on-Classic-Vehicle-Rims, Available in 28 March 2020.
9
Aytac A., Yilmaz B., and Deniz V., Nylon 66/Polyester Hybrid Cords: 1. Design and Investigation of Properties, Fiber. Polym., 12, 252-257, 2011.
10
Aytac A., Yilmaz B., and Deniz V., Fatigue Properties of Nylon 66/Polyester Hybrid Cord, RubberChem. Techol., 84, 482-492, 2011.
11
Tian L., Lv P., Zhuo J., and Wei Q., Preparation and Characteristics of an Advanced Polyester Tire Cord with Hybrid Effect, J. Eng. Fiber. Fabr., 14,1-7, 2019.
12
Aytac A., Twaron Drives Tires, https://www.teijinaramid.com/en/applications/tires, Available in 5 November 2019.
13
Reuter R., Schmitz F., Imhoff S.J., and Donckels Y., Pneumatic Tire Having an Overlay Reinforcement, US Pat.,6799618B2, 2004.
14
Fritsch J., Rugraff P., and Funderburk J., Hybrid Cabled Cord and a Method to Make It, US Pat., 7051507B2, 2003.
15
Love N.W., France B.R., Lamontia.M., and Deakyne .C., Unbalanced Hybrid Cords and Methods for Making on Cable Cording Machines, US Pat., 9175425B2, 2015.
16
Aytac A., Effect of Twist Level on Tyre Cord Performance, Fiber. Polym., 10, 221-225, 2009.
17
Rath J.P. and Chaki T.K., Effect of Thermal Treatment on Structure and Properties of Polyester Tire Cords, J. Appl. Polym. Sci., 124, 266-274, 2012.
18
Rezvani A., Karami G., and Yaghoubi M., Thermal Analysis of Tire, Iran. J Esteghlal (Persian), 1, 137-149, 2001.
19
Chen B., Material Characterization of Tire Cords and the Effects of Cord Thermal-Mechanical Properties on Tires, Tire Sci. Technol., 32, 2-22, 2004.
20
Keum J.K., Crystallization and Transient Mesophase Structure in Cold-Drawn PET Fibers, Macromolecules, 36, 9873-9878, 2003.
21
Ghoreishy M., Naderi G., and Zare M., Computer Simulation and Experimental Study of Deformation in a Radial Tire under Different Static Loads Using Finite Element Method, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 27, 325-336, 2014.
22
Chakravarty S.N., Developments in Tyre Cords- Some Observations, Indian J. Fiber Text. Res., 22, 259-263, 1997.
23
Hockenberger A.S., Effect of Twist on Performance of Tire Cord Yarns, Indian J. Fiber Text. Res., 29, 19-24, 2004.
24
ORIGINAL_ARTICLE
رسانندگی الکتریکی آمیخته پلیاتیلن پرچگالی-پلیآمید 6 القایی با نانولوله کربن چنددیواره
فرضیه: یکی از روشهای بهبود رسانندگی الکتریکی نانوکامپوزیتها استفاده از آمیختههای امتزاجناپذیر دارای پرکننده رسانا بر اساس مفهوم تراوایی دوتایی است. در پژوهش حاضر، خواص الکتریکی و رئولوژیکی آمیخته پلیاتیلن پرچگالی-پلیآمید6 (HDPE/PA6) در مجاورت نانولولههای کربن چنددیواره (MWCNTs) بررسی شد.روشها: نمونههای بر پایه آمیخته HDPE/PA6 به همراه پلیاتیلن پرچگالی پیوندخورده با مالئیک انیدرید (HDPE-g-MA) بهعنوان سازگارکننده و نیز دارای 1، 3 و %5 وزنی MWCNTs با روش اختلاط مذاب در مخلوطکن داخلی تهیه شدند. سپس، آزمونهای مختلف برای بررسی شکلشناسی، رئولوژی و خواص الکتریکی نمونههای دارای مقدارهای وزنی مختلف MWCNT انجام و نتایج حاصل مطالعه شد.یافتهها: تصاویر میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) نمونه پرنشده شکلشناسی بههمپیوسته را نشان داد و وجود MWCNTs در آمیخته نیز موجب کاهش تنش بینسطحی به شکلشناسی بههم پیوسته و سازگاری آمیخته شد. خواص رئولوژیکی با طیفنمایی رئومتر مکانیکی مذاب (RMS) مطالعه شد. نتایج نشان داد، با افزایش مقدار MWCNTs، مدول ذخیره و گرانروی مختلط نانوکامپوزیتها نسبت به آمیخته خالص افزایش یافت و مدول ذخیره در نهایت به ناحیه مسطح در بسامد کم رسید که بیانگر آستانه تراوایی رئولوژیکی نانوکامپوریت است. مدول ذخیره و ضریب اتلاف نمونههای آمیخته با آزمون دینامیکی-مکانیکی (DMA) ارزیابی شد. با افزایش مقدار MWCNT، بیشینه ضریب اتلاف مربوط به فاز PA6 در نانوکامپوزیتها نسبت به فاز مشابه در آمیخته پرنشده کاهش یافت. همچنین، دمای بیشینه ضریب اتلاف فاز PA6 به دماهای بیشتر جابهجا شد، در حالیکه بیشینه ضریب اتلاف فاز HDPE تقریباً ثابت بود که بیانگر وجود مقدار بیشتری MWCNTs در فاز PA6 است. نتایج رسانندگی الکتریکی با روش کاونده چهارنقطهای نشان داد، رسانندگی الکتریکی نانوکامپوزیت با افزودن %5 وزنی MWCNTs افزایش چشمگیری یافته است.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1729_a0f1389923ed0f8833f4dc015880fc74.pdf
2020-06-21
125
136
10.22063/jipst.2020.1729
پلیاتیلن پرچگالی
پلیآمید 6
نانولوله کربن چنددیواره
تراوایی الکتریکی
رئولوژی
بنتالهدی
لیراوی
1
یزد، دانشگاه یزد، پردیس فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی و پلیمر، صندوق پستی 741-89195
AUTHOR
میترا
توکلی
2
یزد، دانشگاه یزد، پردیس فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی و پلیمر، صندوق پستی 741-89195
LEAD_AUTHOR
Razavi M., Ghomi M.T., Taheri-behrooz F., and Liaghat G., Effect of Bending Load on the Electrical Conductivity of Carbon/Epoxy Composites Filled with Nanoparticles, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 32, 79-92, 2019.
1
Yan X., Gu J., Zheng G., Guo J., Galaska A., Yu J., Khan M., Sun L., Young D., Zhang Q., Wei S., and Guo Z., Lowly Loaded Carbon Nanotubes Induced High Electrical Conductivity and Giant Magnetoresistance in Ethylene/1-Octene Copolymers, Polymer, 103, 315-327, 2016.
2
Pham V.H., Dang T.T., Hur S.H., Kim E.J., and Chung J.S., Highly Conductive Poly(methyl methacrylate) (PMMA)-Reduced Graphene Oxide Composite Prepared by Self-Assembly of PMMA Latex and Graphene Oxide Through Electrostatic Interaction, ACS Appl. Mater. Interfaces, 4, 2630-2636, 2012.
3
Alig I., Pötschke P., Lellinger D., Skipa T., Pegel S., Kasaliwal G.R., and Villmow T., Establishment, Morphology and Properties of Carbon Nanotube Networks in Polymer Melts, Polymer, 53, 4-28, 2012.
4
Xu S., Rezvanian O., Peters K., and Zikry M.A., The Viability and Limitations of Percolation Theory in Modeling the Electrical Behavior of Carbon Nanotube-Polymer Composites, Nanotechnol., 24, 1-7, 2013.
5
Bauhofer W. and Kovacs J.Z., A Review and Analysis of Electrical Percolation in Carbon Nanotube Polymer Composites, Compos. Sci. Technol., 69, 1486-1498, 2009.
6
Zare Y. and Rhee K.Y., Development of a Conventional Model to Predict the Electrical Conductivity of Polymer/Carbon Nanotubes Nanocomposites by Interphase, Waviness and Contact Effects, Compos., Part A-Appl. Sci. Manuf., 100, 305-312, 2017.
7
Zare Y. and Rhee K.Y., A Simple Methodology to Predict the Tunneling Conductivity of Polymer/CNT Nanocomposites by the Roles of Tunneling Distance, Interphase and CNT Waviness, RSC Adv., 7, 34912-34921, 2017.
8
Seidel G.D. and Lagoudas D.C., A Micromechanics Model for the Electrical Conductivity of Nanotube-Polymer Nanocomposites, J. Compos. Mater., 43, 917-941, 2009.
9
Brigandi P.J., Cogen J.M., and Pearson R.A., Electrically Conductive Multiphase Polymer Blend Carbon-Based Composites, Polym. Eng. Sci., 54, 1-16, 2014.
10
Göldel A., Kasaliwal G., and Pötschke P., Selective Localization and Migration of Multiwalled Carbon Nanotubes in Blends of Polycarbonate and Poly(styrene-acrylonitrile), Macromol. Rapid Commun., 30,. 423-429, 2009.
11
Gao T., Li Y.Y., Bao R.Y., Liu Z.Y., Xie B.H., Yang M.B., and Yang W., Tailoring Co-continuous Like Morphology in Blends with Highly Asymmetric Composition by MWCNTs: Towards Biodegradable High-Performance Electrical Conductive Poly(l-lactide)/Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) Blends, Compos. Sci. Technol., 152, 111-119, 2017.
12
Gong T., Liu M., Liu H., Peng S., Li T., Bao R., Yang W., Xie B., Yang M., and Guo Z., Selective Distribution and Migration of Carbon Nanotubes Enhanced Electrical and Mechanical Performances in Polyolefin Elastomers, Polymer, 110, 1-11, 2017.
13
Sumita M., Sakata K., Hayakawa Y., Asai S., Miyasaka K., and Tanemura M., Double Percolation Effect on the Electrical Conductivity of Conductive Particles Filled Polymer Blends, Colloid Polym. Sci., 270, 134-139, 1992.
14
Sumita M., Sakata K., Asai S., Miyasaka K., and Nakagawa H., Dispersion of Fillers and the Electrical Conductivity of Polymer Blends Filled with Carbon Black, Polym. Bull., 25, 265-271, 1991.
15
Poyekar A., Bhattacharyya A., Panwar A., and Simon G., Evolution of Phase Morphology and “Network-Like” Structure of Multiwall Carbon Nanotubes in Binary Polymer Blends During Melt-Mixing, Polym. Eng. Sci., 55, 429-442, 2015.
16
Maiti S., Shrivastava N., and Khatua B., Reduction of Percolation Threshold Through Double Percolation in Melt-Blended Polycarbonate/Acrylonitrile Butadiene Styrene/Multiwall Carbon Nanotubes Elastomer Nanocomposites, Polym. Compos., 34, 570-579, 2013.
17
Mao C., Zhu Y., and Jiang W., Design of Electrical Conductive Composites: Tuning the Morphology to Improve the Electrical Properties of Graphene Filled Immiscible Polymer Blends, ACS Appl. Mater. Interfaces, 4, 5281-5286, 2012.
18
Chen G., Lu J., and Wu D., The Electrical Properties of Graphite Nanosheet Filled Immiscible Polymer Blends, Mater. Chem. Phys., 104, 240-243, 2007.
19
Du J., Zhao L., Zeng Y., Zhang L., Li F., Liu P., and Liu C., Comparison of Electrical Properties between Multi-Walled Carbon Nanotube and Graphene Nanosheet/High Density Polyethylene Composites with a Segregated Network Structure, Carbon, 49, 1094-1100, 2011.
20
Wu D., Lv Q., Feng S., Chen J., Chen Y., Qiu Y., and Yao X., Polylactide Composite Foams Containing Carbon Nanotubes and Carbon Black: Synergistic Effect of Filler on Electrical Conductivity, Carbon, 95, 380-387, 2015.
21
Che J., Wu K., Lin Y., Wang K., and Fu Q., Largely Improved Thermal Conductivity of HDPE/Expanded Graphite/Carbon Nanotubes Ternary Composites via Filler Network-Network Synergy, Compos. Part A-Appl. Sci. Manuf., 99, 32-40, 2017.
22
Liu Y. and Kumar S., Polymer/Carbon Nanotube Nanocomposite Fibers-A Review, ACS Appl. Mater. Interfaces, 6, 6069-6087, 2014.
23
Moud A.A., Javadi A., Nazockdast H., Fathi A., and Altstaedt V., Effect of Dispersion and Selective Localization of Carbon Nanotubes on Rheology and Electrical Conductivity of Polyamide 6 (PA6), Polypropylene (PP), and PA6/PP Nanocomposites, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 53, 368-378, 2015.
24
Qu Y., Zhang W., Dai K., Zheng G., Liu C., Chen J., and Shen C., Tuning of the PTC and NTC Effects of Conductive CB/PA6/HDPE Composite Utilizing an Electrically Superfine Electrospun Network, Mater. Lett., 132, 48-51, 2014.
25
Li Y. and Shimizu H., Conductive PVDF/PA6/CNTs Nanocomposites Fabricated by Dual Formation of Cocontinuous and Nanodispersion Structures, Macromolecules, 41, 5339-5344, 2008.
26
Chatreenuwat B., Nithitanakul M., and Grady B., The Effect of Zinc Oxide Addition on the Compatibilization Efficiency of MA-g-HDPE Compatibilized for HDPE/PA6 Blends, J. Appl. Polym. Sci., 103, 3871-81, 2007.
27
Argoud A., Ceccia S., and Sotta P., Morphologies in Polyamide 6/High Density Polyethylene Blends with High Amounts of Reactive Compatibilizer, Eur. Polym. J., 50, 177-189, 2014.
28
Hamid F., Akhbar S., and Halim K.H.K., Mechanical and Thermal Properties of Polyamide 6/HDPE-g-MAH/High Density Polyethylene, Procedia. Eng., 68, 418-424, 2013.
29
Faridirad F., Ahmadi S., and Barmar M., Polyamide/Carbon Nanoparticles Nanocomposites: A Review, Polym. Eng. Sci., 57, 475-494, 2017.
30
Jiang C., Filippi S., and Magagnini P., Reactive Compatibilizer Precursors for LDPE/PA6 Blends. II: Maleic Anhydride Grafted Polyethylenes, Polymer, 44, 2411-2422, 2003.
31
Chen J., Shi Y., Yang J., Zhang N., Huang T., Chen C., Wang Y., and Zhou Z., A Simple Strategy to Achieve Very Low Percolation Threshold via the Selective Distribution of Carbon Nanotubes at the Interface of Polymer Blends, J. Mater. Chem., 22, 22398-22404, 2012.
32
Pötschke P., Pegel S., Claes M., and Bonduel M., A Novel Strategy to Incorporate Carbon Nanotubes into Thermoplastic Matrices, Macromol. Rapid Commun., 29, 244-251, 2008.
33
Fenouillot F., Cassagnau P., and Majesté J.C., Uneven Distribution of Nanoparticles in Immiscible Fluids: Morphology Development in Polymer Blends, Polymer, 50, 1333-1350, 2009.
34
Nuriel S., Liu L., Barber A.H., and Wagner H.D., Direct Measurement of Multiwall Nanotube Surface Tension, Chem. Phys. Lett., 404, 263-266, 2005.
35
Bose S., Bhattacharyya A.R., Bondre A.P., Kulkarni A.R., and Pötschke P., Rheology, Electrical Conductivity, and the Phase Behavior of Cocontinuous PA6/ABS Blends with MWNT: Correlating the Aspect Ratio of MWNT with the Percolation Threshold, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 46, 1619-1631, 2008.
36
Yang J., Qi X., Zhang N., Huang T., and Wang, Y., Carbon Nanotubes Toughened Immiscible Polymer Blends, Compos. Commun., 7, 51-64, 2018.
37
Zhang L., Wan C., and Zhang Y., Morphology and Electrical Properties of Polyamide 6/Polypropylene/Multi-Walled Carbon Nanotubes Composites, Compos. Sci. Technol., 69, 2212-2217, 2009.
38
Jeddi J., Katbab A.A., and Mehranvari M., Investigation of Microstructure, Electrical Behavior, and EMI Shielding Effectiveness of Silicone Rubber/Carbon Black/Nanographite Hybrid Composites, Polym. Compos., 40, 4056-4066, 2019.
39
Sukumaran S.K., Kobayashi T., Takeda S., Khosla A., Furukawa H., and Sugimoto M., Electrical Conductivity and Linear Rheology of Multiwalled Carbon Nanotube/Acrylonitrile Butadiene Styrene Polymer Nanocomposites Prepared by Melt Mixing and Solution Casting, J. Electrochem. Soc., 166, B3091-B3095, 2019.
40
Pramoda K.P. and Liu T., Effect of Moisture on the Dynamic Mechanical Relaxation of Polyamide-6/Clay Nanocomposites, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 42, 1823-1830, 2004.
41
Gomari S., Ehsani Namin P., and Ghasemi I., Polymer-Graphene Nanoplatelets Nanocomposites: Properties and Applications, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 32, 101-121, 2019.
42
ORIGINAL_ARTICLE
عاملهای مؤثر بر سینتیک واکنش و اندازه ذره در پلیمرشدن تعلیقی استیرن در مجاورت گرافیت
فرضیه: پلیمرشدن تعلیقی استیرن در مجاورت ذرات گرافیت انجام شد. برای درک بهتر فرایند و تنظیم عاملهای آن، سینتیک گرمایی واکنش پلیمرشدن بررسی شد. اثر عاملهای مختلف فرایند بر توزیع اندازه دانه ها ارزیابی و مقدار رسانندگی گرمایی اسفنجهای حاصل مطالعه شد. روشها: شناسایی محصول و سینتیک گرمایی واکنش پلیمرشدن با آزمونهای گرماسنجی تفاضلی پویشی (DSC)، گرماوزنسنجی (TGA) و اندازهگیری توزیع اندازه ذره و رسانندگی گرمایی ارزیابی شد. اثر علظت گرافیت و آغازگر بر سینتیک واکنش بررسی شد. یافتهها: نتایج نشان داد، با وجود ذرات گرافیت سرعت واکنش پلیمرشدن رادیکال آزاد بهشدت کم شده و این موضوع موجب ناپایداری سامانه تعلیق و مانع از تولید محصول مناسب میشود. با تنظیم متغیرهای فرایند مانند افزایش مقدار پایدارکنندهها (1 تا %2) و آغازگر (تا %0.6 وزنی)، دفعات و زمان تزریق آنها، پلیمرشدن استیرن در مجاورت گرافیت انجام شد. دانهها کاملاً کروی و بسیار ریز (کمتر از 420µm) کمتر از %5 نسبت به محصول بودند. دانههای انبساطیافته طی فرایند پیشانبساط ساختار سلولی یکنواختی داشتند. مقدار پنتان باقیمانده درون دانههای پیشانبساطیافته به اندازه کافی (حدود %7 وزنی) بود تا در مرحله انبساط نهایی، قالبهای اسفنج دارای جوشخوردگی مناسبی باشند. اسفنجهای نهایی دارای 0، 1 و %1.5 گرافیت بودند. مقدار رسانندگی گرمایی اسفنجهای دارای گرافیت با افزایش مقدار گرافیت کاهش یافت. در نتیجه، اسفنجهای دارای گرافیت در مقایسه با پلیاستیرن انبساطیافته معمولی، عایقهای گرمایی بهتری بودند. بنابراین برای کار ویژه گرمایی، به مقدار کمتری از پلیاستیرن انبساطیافته دارای گرافیت نسبت به پلیاستیرن معمولی نیاز است، در نتیجه هزینه کل عایق کاهش مییابد.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1730_64698fc47677a42a31d0363f727768ce.pdf
2020-06-21
137
146
10.22063/jipst.2020.1730
پلیاستیرن انبساطیافته
گرافیت
عایق گرمایی
پلیمرشدن درجا
سینتیک واکنش
مرتضی
نصیری
m_nasiri@sut.ac.ir
1
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، پژوهشکده مواد پلیمری، کد پستی 5331817634
LEAD_AUTHOR
فرهنگ
عباسی
2
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، پژوهشکده مواد پلیمری، کد پستی 5331817634
AUTHOR
ناصر
هراثی
3
تبریز، مجتمع پتروشیمی تبریز، واحد طرح و توسعه، کد پستی 5197133377
AUTHOR
Yuan B., Wang G., Bai S., and Liu P., Preparation of Halogen-Free Flame-Retardant Expandable Polystyrene Foam by Suspension Polymerization, J. Appl. Polym. Sci., 136, 47779, 2019.
1
Maggioris D., Goulas A., Alexopoulos A.H., Chatzi E.G., and Kiparissides C., Prediction of Particle Size Distribution in Suspension Polymerization Reactors: Effect of Turbulence Nonhomogeneity, Chem. Eng. Sci., 55,4611-4627, 2000.
2
Alvarez J. and Hernandez M., A Population Balance Approach for the Description of Particle Size Distribution in Suspension Polymerization Reactors, Chem. Eng. Sci., 49, 99-113, 1994.
3
Chaudhary V. and Sharma S., Suspension Polymerization Technique: Parameters Affecting Polymer Properties and Application in Oxidation Reactions, J. Polym. Res., 26, 102, 2019.
4
Georgiadou S. and Brooks B. W., Suspension Polymerisation of Methyl Methacrylate Using Sodium Polymethacrylate as a Suspending Agent, Chem. Eng. Sci., 60,7137-7152, 2005.
5
Li B.Y., Wang Y.P., Niu X.B., and Liu Z.M., Suspension Polymerization of Methyl Methacrylate Stabilized Solely by Palygorskite Nano Fibers, Chinese J. Polym. Sci., 32,123-129, 2014.
6
Dowding P.J. and Vincent B., Suspension Polymerisation to Form Polymer Beads, Colloid. Surf., A: physicochem. Eng. Asp., 161,259-269, 2000.
7
Saeidi M., Mohebali S., Shamskar K.R., and Sayyadnejad M.A., To Control Bead Size Distribution in Suspension Polymerization, Iran J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 21,409-415, 2008.
8
Daneshgar M., Farahani E.V., and Haghighi M.N., The Effects of Temperature, Initiator and Stabilizer on Polymer Particle Size in Suspension Polymerization of Styrene, Iran J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 23,499-507, 2011.
9
Jozaghkar M.R., Ziaee F., Aqda M. R.A., Yaghobi N., and Jalilian S.M., Effect of Different Polar Solvents and Stabilizer and Co-stabilizer Concentration on Dispersion Polymerization of Styrene, Iran J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 32,171-181, 2019.
10
Jalili K., Abbasi F., Nasiri M., Ghasemi M., and Haddadi E., Preparation and Characterization of Expandable St/MMA Copolymers Produced by Suspension Polymerization, J. Cell. Plast., 45,197-224, 2009.
11
Jalili K., Abbasi F., and Nasiri M., Copolymerization of Styrene and Methyl Methacrylate. Part I: Experimental Kinetics and Mathematical Modeling, Polymer, 52,4362-4376, 2011.
12
Barkanyi T., Nemeth S., and Lakatos B.G., Modelling and Simulation of Suspension Polymerization of Vinyl Chloride via Population Balance Model, Comput. Chem. Eng., 59,211-218, 2013.
13
Castor C.A., Jr., Pontier A., Durand J., Pinto J.C., and Prat L., Real Time Monitoring of the Quiescent Suspension Polymerization of Vinyl Chloride in Microreactors-Part 2. A Kinetic Study by Raman Spectroscopy and Evolution of Droplet Size, Chem. Eng. Sci., 145,279-293, 2016.
14
Abedin R., Pojman J.A., Knopf F.C., and Rice R.G., Suspended Droplet Polymerization in an Unstable, Vibrating Shallow-Bed Reactor, Ind. Eng. Chem. Res., 55,2493-2503, 2016.
15
Ziaee F., Basiri M., Nekoomanesh M., and Khazaie A., Kinetic Investigation of Styrene Free Radical Polymerization by Using Binary Mixtures of Monofunctional Initiators, Iran J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 22,133-140, 2009.
16
Shaghaghi S., Bulk Polymerization of Styrene with Two Initiators, Iran J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 14,121-127, 2001.
17
Bozorg M., Abdollahi M., and Semsarzadeh M. A., Effects of Molecular Iodine and 4-tert-Butylcatechol Radical Inhibitor on the Radical Polymerization of Styrene, Iran J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 30,95-104, 2017.
18
Nikakhtar A., Jahanzad F., and Haghighi M.N., Mathematical Model for Determination of Kinetics Behaviour of Styrene Polymerization, Iran J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 12,91-99, 1999.
19
Shao X., Du Y., Zheng X., Wang J., Wang Y., Zhao S., Xin Z., and Li L., Reduced Fire Hazards of Expandable Polystyrene Building Materials via Intumescent Flame-Retardant Coatings, J. Mater. Sci., 55,7555-7572, 2020.
20
Chung D.D.L., Review: Graphite, J. Mater. Sci., 37,1475-1489, 2002.
21
Huang J., Zhao Z., Chen T., Zhu Y., Lv Z., Gong X., Niu Y., and Ma B., Preparation of Highly Dispersed Expandable Graphite/Polystyrene Composite Foam via Suspension Polymerization Non-Covalently Compatibilized by Polystyrene with Enhanced Fire Retardation, Preparation of Highly Dispersed Expandable Graphite/Polystyrene Composite Foam via Suspension Polymerization Non-Covalently Compatibilized by Polystyrene with Enhanced Fire Retardation, 146,503-512, 2019.
22
Ji W., Yao Y., Guo J., Fei B., Gu X., Li H., Sun J., and Zhang S., Toward an Understanding of How Red Phosphorus and Expandable Graphite Enhance the Fire Resistance of Expandable Polystyrene Foams, J. Appl. Polym. Sci., 137, 49045, 2020.
23
Zhang C., Li X., Chen S., and Yang R., Effects of Graphite on Styrene Suspension Polymerization and Flame Retarded Expandable Polystyrene, Polym. Mater. Sci. Eng., 32,6-11, 2016.
24
Ferreira G.R., Segura T., de Souza Jr F.G., Umpierre A.P., and Machado F., Synthesis of Poly(vinyl acetate)-Based Magnetic Polymer Microparticles, Eur. Polym. J., 48,2050-2069, 2012.
25
Zheng Z., Li W., Sun H., Cheng Z., Yan J., Wang H., and Cui X., Preparation and Characterization of Polystyrene/Modified Carbon Black Composite Beads via in Situ Suspension Polymerization, Polym. Compos., 34,1110-1118, 2013.
26
Hwu J.M., Ko T.H., Yang W.T., Lin J.C., Jiang G.J., Xie W., and Pan W.P., Synthesis and Properties of Polystyrene-Montmorillonite Nanocomposites by Suspension Polymerization, J. Appl. Polym. Sci., 91,101-109, 2004.
27
Odian G., Principles of Polymerization, 4th ed. Hoboken, New Jersey, John Wiley and Sons, Inc., 2004.
28
Mihlayanlar E., Dilmac S., and Guner A., Analysis of the Effect of Production Process Parameters and Density of Expanded Polystyrene Insulation Boards on Mechanical Properties and Thermal Conductivity, Mater. Des., 29, 344–352, 2008.
29
ORIGINAL_ARTICLE
لایه حساس متخلخل پلی(وینیلالکل)-نانولوله کربن برای شناسایی زیستنشانگرهای سرطان ریه
فرضیه: ایجاد تخلخل در لایه حساس کامپوزیت پلیمری رسانا موجب بهبود متغیرهای عملکردی حسگر شناسایی گاز تهیهشده میشود.روشها: در این پژوهش، از کامپوزیت متخلخل پلی(وینیلالکل)-نانولوله کربن بهعنوان لایه حساس برای شناسایی متانول، اتانول و آب (بهعنوان زیستشناساگرهای سرطان ریه) استفاده شد. تخلخل در ماتریس پلیمری با روش جدایی فاز القایی با بخار ایجاد شد. محلول شامل %2 وزنی پلیمر در آب و %4 وزنی نانولوله کربن بود. فیلم تهیهشده از این محلول برای ایجاد تخلحل در معرض بخار استون قرار گرفت. شکلشناسی کامپوزیت متخلخل تهیهشده با آزمونهای میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و BET مطالعه شد. پاسخ لایههای حساس تهیهشده در برابر ماده مورد تجزیه هدف با دستگاه آزمون بخار بررسی شد. یافتهها: عکسهای SEM ساختار متخلخل گرهدار کامپوزیت ساختهشده را نشان داد. آزمون BET نیز حاکی از افزایش شایان توجه مقدار سطح ویژه کامپوزیت متخلخل در مقایسه با نمونه چگال بود. نتایج نشان داد، مقدار سطح ویژه تا 10.93m2/g برای کامپوزیت متخلخل افزایش یافت. نتایج آزمون شناسایی گاز نشانگر بهبود چشمگیر متغیرهای عملکردی حسگر مانند حساسیت و زمان پاسخ در کامپوزیت متخلخل در مقایسه با نمونه چگال بود. آستانه تشخیص (LLD) نمونه چگال و کامپوزیتهای متخلخل نسبت به بخار آب بهترتیب 50 و 1000ppm بود. دلیل افزایش را میتوان به افزایش سطح ویژه کامپوزیت و در نتیجه افزایش دسترسی مولکولهای ماده مورد تجزیه به موقعیتهای حساس کامپوزیت پلیمری رسانا نسبت داد. همچنین، پاسخ لایه حساس تهیهشده بر اساس عاملهای ترمودینامیکی مختلف بررسی شد. نتایج نشانگر این بود که δa (جمعبرداری اجزای پارامتر حلپذیری برهمکنش هیدروژنی و قطبی) بهخوبی میتواند حساسیت کامپوزیت پلیمری رسانا تهیهشده را توجیه کند.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1731_eebcac028cf864b3dc055dfc85940434.pdf
2020-06-21
147
158
10.22063/jipst.2020.1731
کامپوزیت پلیمری رسانا
پلی(وینیلالکل)
حسگر شناسایی گاز
جدایی فاز القایی با بخار ضدحلال
زیستشناساگر سرطان ریه
اسما
نورمحمد
asma.normohamad@gmail.com
1
اصفهان، دانشگاه اصفهان، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی، صندوق پستی 81746-81746
AUTHOR
پیام
ملاعباسی
p.abbasi@eng.ui.ac.ir
2
اصفهان، دانشگاه اصفهان، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی، صندوق پستی 81746-81746
LEAD_AUTHOR
Xiao Z., Kong L. B., Li X., Yu S., Li X., Jiang Y., Yao Z., Ye S., Wang C., and Zhang T., Recent Development in Nanocarbon Materials for Gas Sensor Applications, Sensor. Actuat. B-Chem, 274, 235-267, 2018.
1
Briand D. and Courbat J., Micromachined Semiconductor Gas Sensors, Semiconductor Gas Sensors, Elsevier, 413-464, 2020.
2
Harale N.S., Nagare A.B., Mali S.S., Suryawanshi M.P., Sharma K.K.K., Rao V.K., Hong C.K., Kim J.H., and Patil P.S., Facile Synthesis of Nanofibrous Polyaniline Thin Films for Ammonia Gas Detection, J. Electron. Mater., 49, 1338-1347, 2020.
3
Ghazizadeh E., Hassanajili S., and Hojjati M., Preparation of Gas Sensor Based on Polymer Nanocomposite for Qualitative Detection of Hydrogen Sulfide, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 29, 443-454, 2016.
4
Molla-Abbasi P. and Shabanian M., A Bulky Aromatic Functional Polyimide Composite as a Sensitive Layer for the Detection of Organic Compound Biomarkers, Iran. Polym. J., 28, 203-211, 2019.
5
Daneshkhah A., Shrestha S., Agarwal M., and Varahramyan K., Poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene) Composite Sensors for Volatile Organic Compounds Detection in Breath, Sensor. Actuat. B-Chem., 221, 635-643, 2015.
6
Nag S., Sachan A., Castro M., Choudhary V., and Feller J., Spray Layer-by-Layer Assembly of Poss Functionalized CNT Quantum Chemo-Resistive Sensors with Tuneable Selectivity and ppm Resolution to VOC Biomarkers, Sensor. Actuat. B-Chem., 222, 362-373, 2016.
7
Surya S., Salam A.D., Tomy D.V., Carla B., Kumar R.A., and Sunil C., Diabetes Mellitus and Medicinal Plants-A Review, Asian Pac. J. Trop. Dis., 4, 337-347, 2014.
8
Fratoddi I., Venditti I., Cametti C., and Russo M.V., Chemiresistive Polyaniline-Based Gas Sensors: A Mini Review, Sensor. Actuat. B-Chem., 220, 534-548, 2015.
9
Lonergan M.C., Severin E.J., Doleman B.J., Beaber S.A., Grubbs R.H., and Lewis N.S., Array-Based Vapor Sensing Using Chemically Sensitive, Carbon Black−Polymer Resistors, Chem. Mater., 8, 2298-2312, 1996.
10
Doleman B.J., Lonergan M.C., Severin E.J., Vaid T.P., and Lewis N.S., Quantitative Study of the Resolving Power of Arrays of Carbon Black-Polymer Composites in Various Vapor-Sensing Tasks, Anal. Chem., 70, 4177-4190, 1998.
11
Molla-Abbasi P., Ghaffarian S.R., and Danesh E., Porous Carbon Nanotube/PMMA Conductive Composites as a Sensitive Layer in Vapor Sensors, Smart Mater. Struct., 20, 105012, 2011.
12
Aghajari E., Morady S., Navid Famili M.H., Zakiyan S.E., Golbang A., Responses of Polystyrene/MWCNT Nanocomposites to Electromagnetic Waves and the Effect of Nanotubes Dispersion, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 27, 193-201, 2014.
13
Molla-Abbasi P. and Ghaffarian S., Decoration of Carbon Nanotubes by Chitosan in a Nanohybrid Conductive Polymer Composite for Detection of Polar Vapours, RSC Adv., 4, 30906-30913, 2014.
14
Molla-Abbasi P., Reza Ghaffarian S., and Dashtimoghadam E., Wrapping Carbon Nanotubes by Biopolymer Chains: Role of Nanointerfaces in Detection of Vapors in Conductive Polymer Composite Transducers, Polym. Compos., 37, 2803-2810, 2016.
15
Briglin S.M. and Lewis N.S., Characterization of the Temporal Response Profile of Carbon Black−Polymer Composite Detectors to Volatile Organic Vapors, J. Phys. Chem. B, 107, 11031-11042, 2003.
16
Yuan W., Huang L., Zhou Q., and Shi G., Ultrasensitive and Selective Nitrogen Dioxide Sensor Based on Self-Assembled Graphene/Polymer Composite Nanofibers, ACS Appl. Mater. Interfaces, 6, 17003-17008, 2014.
17
Lala N., Thavasi V., and Ramakrishna S., Preparation of Surface Adsorbed and Impregnated Multi-Walled Carbon Nanotube/Nylon-6 Nanofiber Composites and Investigation of Their Gas Sensing Ability, Sensors, 9, 86-101, 2009.
18
Matsuyama H., Tachibana M., Maki T., and Teramoto M., Light-Scattering Study on Porous Membrane Formation by Dry-Cast Process, J. Appl. Polym. Sci, 86, 3205-3209, 2002.
19
Sun X., Sun G., and Wang X., Morphology Modeling for Polymer Monolith Obtained by Non-Solvent-Induced Phase Separation, Polymer, 108, 432-441, 2017.
20
Matsuyama H., Teramoto M., Nakatani R., and Maki T., Membrane Formation via Phase Separation Induced by Penetration of Nonsolvent from Vapor Phase. II. Membrane Morphology, J. Appl. Polym. Sci., 74, 171-178, 1999.
21
Venault A., Chang Y., Wang D.M., and Bouyer D., A Review on Polymeric Membranes and Hydrogels Prepared by Vapor-Induced Phase Separation Process, Polym. Rev., 53, 568-626, 2013.
22
Caquineau H., Menut P., Deratani A., and Dupuy C., Influence of the Relative Humidity on Film Formation by Vapor Induced Phase Separation, Polym. Eng. Sci., 43, 798-808, 2003.
23
Soleimani E., Aghamiri S. F., Molla-Abbasi P., and Shabanian M., Tuning the Polymer–Graphene Interfaces by Picric Acid Molecules to Improve the Sensitivity of a Prepared Conductive Polymer Composite Gas Detector, Iran. Polym. J., 29, 1-10, 2020.
24
Danesh E., Ghaffarian S.R., and Molla-Abbasi P., Non-Solvent Induced Phase Separation as a Method for Making High-Performance Chemiresistors Based on Conductive Polymer Nanocomposites, Sensor. Actuat. B-Chem.,155, 562-567, 2011.
25
Monsef K., Homayoonfal M., and Davar F, Modification of Structural Properties of Nanocomposite Membranes for Improving Dye Separation from Textile Effluents, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 31, 475-492, 2018.
26
Hansen C. M., Hansen Solubility Parameters: A User’s Handbook, CRC, 2002.
27
Kumar B., Castro M., and Feller J.F., Poly(lactic acid)–Multi-Wall Carbon Nanotube Conductive Biopolymer Nanocomposite Vapour Sensors, Sensor. Actuat. B-Chem., 161, 621-628, 2012.
28
Noormohammad A. and Molla-Abbasi P., An Analytical Investigation on the Effect of Porous Conductive Cellulose Acetate Composite Morphology on the Detection of Organic Compounds, Polym. Eng. Sci., 2020. DOI10.1002/PEN.25407
29
Tripathi K., Sachan A., Castro M., Choudhary V., Sonkar S., and Feller J., Green Carbon Nanostructured Quantum Resistive Sensors to Detect Volatile Biomarkers, Sustainable Mater.Technol., 16, 1-11, 2018.
30
Maity D., Rajavel K., and Kumar R.T.R., Polyvinyl Alcohol Wrapped Multiwall Carbon Nanotube (MWCNTs) Network on Fabrics for Wearable Room Temperature Ethanol Sensor, Sensor. Actuat. B-Chem., 261, 297-306, 2018.
31
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی خواص مکانیکی، سازوکار شکست و رشد ترک نانوکامپوزیتهای PA6-NBR-خاک رس
فرضیه: الاستومر گرمانرم پلیآمید6 (PA6)-آکریلونیتریل بوتادیان (NBR) تقویتشده با نانوذرات در صنایع مختلف کاربرد دارند. افزودن نانوذرات به الاستومرهای گرمانرم بر استحکام کششی و ضربهای، سازوکار شکست و خواص گرمایی نانوکامپوزیتها مؤثر است. برای ساخت این نانوکامپوزیتها فرایندهای مختلفی مانند اکسترودر، مخلوطکن داخلی و اصطکاکی اغتشاشی وجود دارد.روشها: نانوکامپوزیتهای PA6-NBR– خاکرس با استفاده از مخلوط کن داخلی و فرایند اصطکاکی اغتشاشی ساخته شدند. خواص مکانیکی و سازوکار شکست این نانوکامپوزیتها با آزمونهای مکانیکی (کشش، ضربه و سختی) و روش کار ضروری شکست (EWF) بررسی شد. پراش پرتو X و میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) برای بررسی شکلشناسی نمونهها بهکار گرفته شد.یافتهها: نتایج نشان داد، استحکام کششی نمونه حاصل از مخلوط کن داخلی با افزودن نانوخاکرس تا %5 وزنی، افزایش و در بیش از %5 وزنی کاهش یافت. نمونه حاصل از فرایند اصطکاکی اغتشاشی با %7 وزنی نانوذرات خاکرس بیشترین استحکام کششی (35.4MPa) را نشان داد. در نمونه حاصل از فرایند اصطکاکی اغتشاشی با %7 وزنی نانوخاکرس، مدول کششی و کار کلی شکست بهترتیب 75 و %56 فزایش یافت، درحالی که در نمونه مخلوط کن داخلی، مدول %50 افزایش و کار کلی شکست %5 کاهش یافت. با افزودن %7 وزنی نانوذرات به آمیخته PA6/NBR، استحکام ضربهای نمونههای حاصل از فرایندهای اصطکاکی اغتشاشی و مخلوطکن داخلی بهترتیب 4 و %18 کاهش یافت. افزودن %7 وزنی نانوخاکرس به آمیخته PA6/NBR با فرایند اصطکاکی اغتشاشی، موجب بهبود خواص گرمایی همچون افزایش دماهای تبلور و ذوب بهترتیب از 195.3 به 197.1 و 221.31 به 222.5 درجه سلسیوس شد.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1732_fa66daa35e5abae3d4f1665e3ad2b99c.pdf
2020-06-21
159
172
10.22063/jipst.2020.1732
نانوکامپوزیت
پلیآمید6 -لاستیک آکریلونیتریل بوتادیان
سازوکار شکست
استحکام کششی
استحکام ضربهای
محمدرضا
نخعی
1
تهران، دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده مکانیک و انرژی، صندوق پستی 53571-16589
LEAD_AUTHOR
قاسم
نادری
gh.naderi@ippi.ac.ir
2
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه لاستیک، صندوق پستی 112-14975
AUTHOR
میرحمیدرضا
قریشی
3
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه لاستیک، صندوق پستی 112-14975
AUTHOR
Ghoreishy M.H.R., Naderi G., and Mansour M., Numerical Modeling and Experimental Study of Elastic-Plastic Behavior of Carbon Nanotubes Reinforced Nanocompsites of PA6/NBR Using a Microfinite Element Model, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian)., 27, 409-421, 2014.
1
Mahallati P., Arefazar A., and Naderi G., Thermoplastic Elastomer Nanocomposites Based on PA6/NBR, Int. Polym. Proc., 25, 132-138, 2010.
2
Faramarzi T., Razzaghi M., and Mehranpour M., Mechanism of Improvement in Tribological Properties of Polyamide 6 by Addition of Irradiated Polytetrafluoroethylene Powder, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian)., 28, 403-12, 2015.
3
Mahallati P., Arefazar A., and Naderi G., Thermal and Morphological Properties of Thermoplastic Elastomer Nanocomposites Based on PA6/NBR, Iran. J. Chem. Eng., 8, 56-65, 2011.
4
Mostafapour A., Akbari A., and Nakhaei M., Application of Response Surface Methodology for Optimization of Pulsating Blank Holder Parameters in Deep Drawing Process of Al 1050 Rectangular Parts, Int. J. Adv. Manuf. Tech., 91,731-7, 2017.
5
Barmouz M., Seyfi J., Givi MKB., Hejazi I., and Davachi S.M., A Novel Approach for Producing Polymer Nanocomposites by In-Situ Dispersion of Clay Particles via Friction Stir Processing, Mat. Sci. Eng. A., 528,3003-3006, 2011.
6
Zahedi M., Malekimoghadam R., Rafiee R., and Icardi U., A Study on Fracture Behavior of Semi-Elliptical 3D Crack in Clay-Polymer Nanocomposites Considering Interfacial Debonding, Eng. Fract. Mech., 209, 245-259, 2019.
7
Akherati Sany S.R., Mortezaei M., and Amiri Amraei I., Improving Fracture Toughness of Epoxy Nanocomposites by Silica Nanoparticles, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 30, 3-17, 2017.
8
Bárány T., Czigány T., and Karger-Kocsis J., Application of the Essential Work of Fracture (EWF) Concept for Polymers, Related Blends and Composites: A Review, Prog. Polym. Sci., 35,1257-87, 2010.
9
Mohsenzadeh M. S., Mazinani M., and Zebarjad S.M., Evaluation of Fracture Behavior of Polyethylene/CaCO3 Nanocomposite Using Essential Work of Fracture (EWF) Approach, Nanocomposites., 1, 27-35, 2015.
10
Karger-Kocsis J. and Lendvai L., Polymer/Boehmite Nanocomposites: A Review, J. Appl. Polym. Sci., 135, 1-32, 2018.
11
Khodabandelou M., Aghjeh M.K.R., and Mazidi M.M., Fracture Toughness and Failure Mechanisms in Un-Vulcanized and Dynamically Vulcanized PP/EPDM/MWCNT Blend-Nanocomposites, RSC. Adv., 5, 70817-70831, 2015.
12
Mostafapour A., Naderi G., and Nakhaei M.R., Effect of Process Parameters on Fracture Toughness of PP/EPDM/Nanoclay Nanocomposite Fabricated by Novel Method of Heat Assisted Friction Stir Processing, Polym. Compos., 39,2336-2346, 2018.
13
Mazidi M.M., Aghjeh M.K.R., and Hasanpour M., Fracture Resistance and Micromechanical Deformations in PP/PA6/EPDM Ternary Blends: Effect of Rubber Functionality, Dispersion State and Loading Conditions, Eng. Fract. Mech., 191, 65-81, 2018.
14
Kumar S., Maiti S.N., and Satapathy B.K., Halloysite Nanotubes Filled in Asymmetric Blend of Polyamide 6, 12/Poly(ethylene-octene) Elastomer: Tough-to-Brittle Transition in Nanocomposites. Macromol. Symp. 373,1-18, 2017.
15
Lim S.H., Dasari A., Yu Z.Z., Mai Y.W., Liu S., and Yong M.S., Fracture Toughness of Nylon 6/Organoclay/Elastomer Nanocomposites, Compos. Sci. Technol., 67,2914-2923, 2007.
16
Khodabandelou M., Aghjeh M.K.R., Khonakdar H.A., and Mazidi M.M., Effect of Localization of Carbon Nanotubes on Fracture Behavior of Un-vulcanized and Dynamically Vulcanized PP/EPDM/MWCNT Blend-Nanocomposites, Compos. Sci. Technol., 149,134-48, 2017.
17
Zoghi S., Naderi G., Bakhshandeh G., Ehsani M., and Shokoohi S., Elastomer Nanocomposite Based on Btadiene Rubber Nanoclay and Epoxy: Polyester-Hybrid: Microstructure and Mechanical Properties, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 26, 233-242, 2013.
18
Mehrabzadeh M., Morshediyan J., and Naderpour N., A Study on Calcium Carbonate Filled PP: The Effect of Particle Size and Surface Modification of CaCO3 on Impact Strength of the PP/CaCO3 Composite, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 2, 85-94, 1998.
19
Haghnegahdar M., Naderi G., and Ghoreishy M., Fracture Toughness and Deformation Mechanism of Un-vulcanized and Dynamically Vulcanized Polypropylene/Ethylene Propylene Diene Monomer/Graphene Nanocomposites, Compos. Sci. Technol., 141, 83-98, 2017.
20
Mazidi M.M., Aghjeh M.R., and Abbasi F., Evaluation of Fracture Toughness of ABS Polymers via the Essential Work of Fracture (EWF) Method, J. Mater. Sci., 47, 6375-6386, 2012.
21
Das D. and Satapathy B.K., Designing Tough and Fracture Resistant Polypropylene/Multi Wall Carbon Nanotubes Nanocomposites by Controlling Stereo-complexity and Dispersion Morphology, Mater. Des., 54, 712-726, 2014.
22
Paran S.M.R., Naderi G., Ghoreishy M.H.R., and Dubois, C., Essential Work of Fracture and Failure Mechanisms in Dynamically Vulcanized Thermoplastic Elastomer Nanocomposites Based on PA6/NBR/XNBR-grafted HNTs, Eng. Fract. Mech., 200, 251-262, 2018.
23