تهیه سامانه های نانوپلیمری حاوی ترکیبات اکسازولیدین جهت تعیین قطبیت محیط

چکیده طرح:

هدف اصلی از تعریف پروژه حاضر، تهیه نانوذرات و نانوالیاف پلیمری حساس به نور دارای خاصیت فلورسانس و همچنین استفاده از آنها در تهیه حسگرهای پلیمری با قابلیت تشخیص قطبیت پلیمر و همچنین محیط است. بدین منظور، متیل‌متاکریلات با مونومرهای با درجه متفاوت قطبیت با روش پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم معکوس (RATRP) کوپلیمریزه خواهد شد. سپس مواد حساس به نور اکسازولیدین تهیه شده و به صورت فیزیکی در نانوذرات و نانوالیاف حاصل از پلیمرهای سنتزی وارد خواهند شد. جهت تهیه نانوذرات پلیمری از روش رسوب دهی نانو و تهیه نانوالیاف از روش الکروریسی استفاده خواهد شد. علت استفاده از روش RATRP رسیدن به توزیع باریک وزن مولکولی است که امکان تهیه نانوذرات و نانوالیاف با خواص کنترل پذیر را فراهم خواهد نمود. در این روش‌ها، کوپلیمریزاسیون مونومر متیل‌متاکریلات بامونومرهای اکریلاتی حاوی گروههای عاملی هیدروکسیل (هیدروکسی اتیل متاکریلات)، کربوکسیل (اکریلیک اسید)، اپوکسی (گلایسیدیل متاکریلات) و آمین (دی‌متیل‌آمینواتیل متاکریلات) جهت تهیه محصولات پلیمری با قطبیت و میزان اسیدی و بازی متفاوت انجام خواهد شد. نانوذرات و نانوالیاف به دست آمده می توانند به عنوان ماده حساس به نور با قابلیت حس قطبیت محیط با تغییر نشر فلورسانس آنها مورد استفاده واقع شوند. علاوه براین هر کدام از این محصولات توانایی استفاده در تعیین قطبیت حلال های متفاوت با استفاده از تغییر طیف نشر فلورسانس آنها را خواهند داشت. لذا انواع مواد هوشمند با عاملیت متفاوت حاصل خواهد شد که در نهایت قابلیت برهمکنش فیزیکی و شیمیایی با سطوح متفاوت و بالاخص سطوح کاغذی را خواهند داشت. در نتیجه محصولات به دست آمده می توانند کاربرد دیگری نظیر تهیه کاغذهای حسگر قطبیت محیط را هم داشته باشند. برای بررسی صحت انجام پلیمریزاسیون و همچنین اتصال گروه های عاملی متفاوت از آزمون‌های طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) و رزونانس مغناطیس هسته هیدروژن (H NMR) استفاده خواهد شد. از آزمون طیف سنجی فرابنفش- مریی (UV-Vis) و طیف سنجی فلورسانس برای بررسی پاسخگویی به نور دانه ها و الیاف پلیمری و هوشمندی آنها، میزان تغییر خواص نوری اکسازولیدین در ماتریس های پلیمری متفاوت، میزان تغییر خواص نوری دانه ها و الیاف پلیمری در حلال های باقطبیت متفاوت، مشاهده عینی تغییرات رنگ نشر فلورسانس جهت کاربردهای نشانه گذاری هوشمند و هم چنین بررسی میزان افت خواص در طی چندین مرحله استفاده به عنوان مواد هوشمند استفاده خواهد شد. همچنین از آزمون‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری (SEM و TEM) برای بررسی مورفولوژی نانوذرات پلیمری و نانوالیاف حاصله استفاده خواهد شد

اهداف طرح:

تهیه حسگر قطبیت پلیمری با استفاده از دو نوع متفاوت ترکیب حساس نوری اکسازولیدین و دو نوع متفاوت مورفولوژی نانوذرات و نانوالیاف،

تهیه حسگر قطبیت حلال با استفاده از دو نوع متفاوت ترکیب حساس نوری اکسازولیدین و دو نوع متفاوت مورفولوژی نانوذرات و نانوالیاف،

تهیه حسگر بازی و اسیدیته حلال با استفاده از دو نوع متفاوت ترکیب حساس نوری اکسازولیدین و دو نوع متفاوت مورفولوژی نانوذرات و نانوالیاف.

معرفی به دستاورد مردمی:

در سال‌های اخیر پلیمرهای هوشمند نسبت به سایر پلیمرها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار شده‌اند که این به دلیل توانایی این پلیمرها برای تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی خود در پاسخ به محرک‌های خارجی می‌باشد. موادپلیمری هوشمند یا پاسخگو به محرک‌های محیطی وشیمیایی قادرهستند مورفولوژی، ساختار، رنگ، قطبیت، pH ، و یا حتی حلالیت خود را در پاسخ به محرک خارجی تغییر دهند.پلیمرهای پاسخگو به نور دسته جدیدی از پلیمرهای هوشمند هستند که مهم‌ترین دسته از آن‌ها را با وارد کردن ترکیبات فوتوکرومیک به زمینه‌های پلیمری می‌توان تهیه کرد. ترکیبات فوتوکرومیک قادر هستند در برابر تابش نور فرابنفش از خود تغییر رنگ نشان داده و این نیز همراه با تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی محیط اطراف از جمله رنگ است. ایجاد نشرفلورسانس و یا تغییر در شدت نشر فلورسانس سامانه‌پلیمری هوشمندحاوی ترکیبات حساس نوری در پاسخ به تابش نورفرابنفش میتواند به‌طور قابل توجهی درتعیین خاصیت‌های مختلف محیط نظیرقطبیت، میزان اسیدی،میزان بازی،میزان رسانایی وسایرخواص آن مورد استفاده قرارگیرد. اندازه ذرات، عاملی بسیار مهم در تعیین خواص نوری ذرات فوتوکرومیک است به طوری که کاهش اندازه نانوذرات منجر به کاهش پراکنش نور و در نتیجه باعث افزایش جذب نور و بازده خواص فوتوکرومیک و قلورسانس آن‌ها می‌شود. در این پروژه با استفاده از پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم معکوس پلیمر متیل متاکریلات و کوپلیمرهای آن سنتز شد. سپس نانوذرات پلیمری فوتوکرومیک با اندازه کمتر از ۱۰۰ نانومتر با استفاده از روش اصلاح فیزیکی با مولکول اکسازولیدین از طریق روش نانورسوب‌دهی تهیه شد.در ادامه با استفاده از روش الکتروریسی نانوالیاف پلیمری فوتوکرومیک تهیه شدند. برای ارزیابی اندازه و مورفولوژی ذرات از آزمون‌های آزمون پراکندگی نوردینامیکی، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان و میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد و در ادامه کار نحوه پاسخگویی این نانوذرات در محیط‌های اسیدی و بازی با استفاده از آزمون اسپکتروسکوپی مرئی-فرابنفش و فلورسانس بررسی شد. خواص نوری این نانوذرات می‌توانند به‌طور قابل توجهی تحت تاثیر قطبیت محیط و ترکیب کوپلیمر قرار بگیرند. ‌‌‌‌‌‌