بررسی خواص نانوکامپوزیت هیبرید پلی وینیل الکل- نانوالیاف سلولوز - هیدروکسی آپاتیت

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

گرگان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، صندوق پستی 43464-49189

چکیده

نانوکامپوزیت­ ها به دلیل داشتن خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب و منحصربه ­فرد توجه زیادی را در سال­ های اخیر به خود جلب کرده ­اند. امروزه مطالعات گسترده ­ای روی ساخت نانوکامپوزیت ­های نوین و کارآمد با استفاده از مواد زیست پایه و زیست­ تخریب ­پذیر به ­عنوان فاز ماتریس و تقویت کننده در حال انجام است. کامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت – پلی­ وینیل الکل به دلیل زیست ­سازگاری و زیست­ فعالی برای استفاده در بدن، به­ طور گسترده در کاربردهای پزشکی و به­ ویژه بازسازی استخوان استفاده می­­ شوند. بنابراین، هدف از این پژوهش ساخت نانوکامپوزیت هیبرید پلی­ وینیل­  الکل-نانوالیاف سلولوز- هیدروکسی­ آپاتیت و بررسی خواص آن است. درصد وزنی هر یک از اجزای سازنده در فرمول ­بندی نهایی و نیز زمان فراصوت ­دهی به­ عنوان عوامل متغیر اثرگذار بر خواص فیزیکی و مکانیکی بررسی شد. استحکام کششی و مدول کشسانی نمونه­ ها به ­عنوان خواص مکانیکی و مقاومت به انحلال در آب (درصد کاهش وزن) به ­عنوان خواص فیزیکی ارزیابی شدند. نتایج نشان می ­دهد، با افزایش درصد وزنی پلی ­وینیل الکل و نانوالیاف سلولوز و نیز زمان فراصوت­ دهی، استحکام کششی و مدول کشسانی نمونه ­ها افزایش یافته و در مقابل مقاومت به انحلال در آب (کاهش وزن) کاهش می ­یابد. از طرف دیگر، با افزایش مقدار هیدروکسی آپاتیت در فرمول­ بندی نهایی، مدول کشسانی و نیز مقاومت به انحلال در آب افزایش و استحکام کششی کاهش ­می­ یابد. از ریزنگاره­ های میکروسکوپ الکترونی پویشی برای درک جزئیات بیشتر از روابط میان خواص فیزیکی و مکانیکی مشاهده شده و شکل­ شناسی ساختاری استفاده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Studying the Properties of Polyvinyl Alcohol/Cellulose Nanofiber/Hydroxyapatite Hybrid Nanocomposite

نویسندگان [English]

  • Mostafa Yahyavi
  • Aboulghasem Khazaeian
  • Mahdi Mashkour
Department of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, P.O. Box: 49189-43464, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Nanocomposite materials have recently attracted much attention because of their desirable and unique physical and mechanical properties. Today, many studies have focused on the preparation of high performance new nanocomposites made of biobased and biodegradable materials as both the matrix and reinforcement phases. Because of biocompatibility, biofunctionality, and biological safety in the body, hydroxyapatite-polyvinyl alcohol composites are vastly used in medical applications, specially in the bone tissue regeneration. The properties of a new generation of nanocomposites consisting of hydroxyapatite nanoparticles and cellulose nanofibers, dispersed in polyvinyl alcohol matrix, were investigated. The percentage by weight of each component in the final formulation and the time of ultrasonication were studied as factors affecting the physical and mechanical properties. Tensile strength, elastic modulus and resistance to water dissolution were evaluated. The results showed that by increasing the percentage by weight of PVA and cellulose nanofibers and ultrasonication time, the tensile strength and elastic modulus increased and the resistance to water dissolution and weight loss decreased. On the other hand, with increasing the amount of hydroxyapatite nanoparticles in the final formulation, the elastic modulus and resistance to water solubility increased, while the tensile strength decreased significantly. Scanning electron microscopy (SEM) micrographs were used to find exact correlations between the observed physical and mechanical properties and the structural morphology.

کلیدواژه‌ها [English]

  • hybrid nanocomposite
  • polyvinyl alcohol
  • hydroxyapatite
  • nanofiber cellulose
  • tensile properties