سنتز نانو كامپوزيت هاي پليمري هادي جريان الكتريسيته با استفاده از پلي آنيلين و نانو ذرات آهن

در اين پروژه نانو كامپوزيت پلي متيل استيرن / خاك رس (مونت موريلونيت) با استفاده از تكنيك پليمريزاسيون درجا (in situ polymerization) سنتز مي شود. اصلاح كننده ي مورد استفاده براي اصلاح نانو ذرات خاك رس از جفت كردنα - فنيل كلرو استيل كلرايد و 9 - دكن 1- ال و سپس اتصال اين معرف به تري متيل آمين سنتز مي شود. لازم به ذكر است كه سنتز اين اصلاح كننده براي اولين بار در ايرن و جهان انجام مي گيرد. و تا به حال مورد مشابه گزارش نشده است. اين اصلاح كننده در انتهاي خود داراي پيوند دو گانه ي كربن - كربن است بنابراين مي تواند آغازگر پليمريزاسيون با تكنيك راديكالي باشد. بعد از سنتز اصلاح كننده، نوبت به اصلاح نانو ذرات خاك رس (مونت موريلونيت) مي رسد. اين كار با يك واكنش تعويض يوني انجام مي گيرد . با افزودن منومر متيل استيرن و آغازگر راديكالي آزوبيس (ايزوبوتيرونيتريل) aibn بر روي نانو ذرات خاك رس اصلاح شده مي توان نانو كامپوزيت پلي متيل استيرن / خاك رس را با تكينك پليمريزاسيون درجا (in situ polymerization) سنتز نمود .

در اين پروژه ابتدا كوپليمر (استيرن / 4 - كلرو متيل استيرن) با استفاده از تكنيك پليمريزاسيون زنده ي كنترل شده با حد واسط نيتروكسيدي NMRP تحت جريان گاز آرگون سنتز مي گردد . براي اين منظور از اينيفرتر 2 و 2 و 6 و 6 - تري متيل پي پيريدين ان اكسي TEMPO كه در آزمايشگاه پژوهشي دانشگاه پيام نور مركز تبريز سنتز كرده ايم استفاده گرديد. كو پليمر حاصل مي تواند به عنوان يك ماكروآغازگر براي انجام پليمريزاسيون با تكنيك بسيار كارآمد انتقال اتم راديكالي ATRP مورد استفاده قرار گيرد. براي اين منظور از مس كلريد به عنوان كاتاليست و بي پيريدين به عنوان ليگند استفاده گرديد. تركيب دو تكنيك بسيار ارزشمند NMRP و ATRP براي پيوند پلي آكريلو نيتريل روي كوپليمر (استيرن / 4 - كلرو متيل استيرن) براي اولين بار در ايران و جهان توسط اين تيم پژوهشي انجام گرفته است. براي بهبود خواص بيشتر تر پليمر سنتز شده تهيه ي نانو كامپوزيت پليمري امري ضروري است. براي اين منظور از نانو ذرات خاك رس (مونت موريلونيت) اصلاح شده با يون آلكيل آمونيوم (هگزا دسيل تري متيل آمونيوم كلريد) استفاده شده است. در نهايت تهيه ي نانو كامپوزيت با تكينك تركيب كردن در فاز محلول Solution Inter calation انجام پذيرفت. نانو كامپوزيت حاصل نسبت به هر يك از پليمرها، كوپليمرها و حتي ترپليمر خواص شيميايي و مكانيكي بهتري داشته و مي توان براي آندر صنايع گوناگون نظير صنايع اتومبيل سازي، صنعت حمل و نقل، صنعت بسته بندي و ... كاربردهايي را تعريف نمود.

در كار پژوهشي حاضر كه براي اولين بار در ايران و جهان انجام گرفته است ابتدا نانو ذرات Tio2 با استفاده از اصلاح كننده ي بسيار موثر (تري متوكسي سايليل) پروپيل متاكريلات MPS اصلاح سطحي مي شوند. اين عمل براي برقراري سازگاري بين ماتريكس آب گريز پليمر و نانو ذرات آبدوست و همچنين عامل دار كردن نانو ذرات براي انجام پليمريزاسيون درجا In situ polymerization انجام مي گيرد. سپس با استفاده از تكنيك پليمريزاسيون راديكالي و با استفاده از آغازگر راديكالي آزو بيس (ايزوبوتيرونيتريل ) اقدام به رشد زنجيرهاي پلي 4 - كلرو متيل استيرن مي گردد. نانو كامپوزيت پلي 4 - كلرو متيل استيرن Tio2 تهيه شده مي تواند به عنوان يك ماكرو آغازگر براي انجام پليمريزاسيون پيشرفته ي انتقال اتم راديكالي (ATRP) عمل نمايد. با توجه به اين نكته، پيوند زنجيرهاي پلي 4 - وينيل پيريدين روي نانو كامپوزيت پلي 4 - كلرو متيل استيرن Tio2 انجام مي گيرد و در نهايت نانو كامپوزيت پلي 4- متيل استيرن - 4- وينيل پيريدين) Tio2 تشكيل خواهد شد. نانو كامپوزيت حاصل به دليل وجود پلي 4 - وينيل پيريدين زيست سازگار بوده و مي تواند كاربردهاي بيولوژيكي پزشكي داشته باشد. از كاربردهاي ديگر اين نوع نانو كامپوزيت مي توان به مواردي نظير ساخت نمايشگرهاي بزرگ تراشه هاي ذخيره ي فركانس هاي راديويي مشخص و ساخت خازن هايي با ذخيره انرژي بالا و تخليه ي سريع جريان الكتريكي اشاره نمود. سنتز نانو كامپوزيت پلي (4 - متيل استيرن - 4- وينيل پيريدين) Tio2 با تركيب پليمريزاسيون راديكال آزاد و ATRP براي اولين بار در جهان و ايران انجام مي پذيرد.

سنتز نانو ذرات فعال براي تهيه نانو كامپوزيت هاي پليمري با جرم مولكولي كنترل شده

در اين پروژه ابتدا كوپليمر (استيرن / متيل استيرن) با استفاده از تكنيك پليمريزاسيون زنده ي كنترل شده با حد واسط نيترو كسيدي تحت جريان گاز آرگون سنتز مي گردد. براي اين منظور از اينيفرتر 1 و 2 و 6 و 6 - تري متيل پي پيريدين ان اكسي (TEMPO) كه در آزمايشگاه پژوهشي دانشگاه پيام نور مركز تبريز سنتز كرده ايم استفاده گردد. سپس با استفاده از ان بروموسوكسينيميد (NBS) به عنوان عامل برومينه كننده كوپليمر حاصل برومينه مي گردد. براي پيوند پلي آنيلين بر روي اين كوپليمر بايد گروه عاملي مناسب بر روي آن قرار داده شود. براي اين منظوركوپليمر مورد نظر با استفاده از 1 و 4- فنيلن دي آمين عامل دار گرديد. تا بتوان زنجيرهاي پلي آنيلين را از گروه هاي انتهايي NH2 - بر روي كوپليمر (استيرن / متيل استيرن) رشد داد. كوپليمر عامل دار شده با 1 و 4- فنيلن دي آمين آماده پيوند با پلي آنيلين مي باشد. براي اين كار كوپليمر عامل دار در يك حلال مناسب حل شده و با افزودن منومر آنيلين ، آمونيوم پر سولفات و پارا تولوئن سولفونيك اسيد واكنش پليمريزاسيون در دماي پايين انجام مي شود.

در كار تحقيقي بسيار ارزشمند حاضر ابتدا اينيفرتر TEMPO بسيار ماهرانه و با استفاده از كاتاليزور سديم اسكوربات به ماده اي با گروه OH تبديل مي گردد. از طرف ديگر در شرايط بسيار ملايم وكنترل شده پلي استايرن فضا گزين تحت واكنش استخلافي اسيل قرار مي گيرد تا گروه هاي بسيار فعال كلر بر روي پليمر فضا گزين واقع شوند. در ادامه كار آغازگر TEMPO بر روي پليمر سوار مي شود و از مكان هاي جديد ايجاد شده بر روي پليمر منومرهاي متيل استايرن و استايرن رشد پيدا مي كنند بعد از رشد پليمر پليمر حاصل شده تحت واكنش بروميناسيون واقع مي شود و در نهايت از طريق برم هاي قرار گرفته بر روي پليمر پلي متيل متاكريلات به پليمر پيوند زده شده و پليمر جديد بدست مي آيد. اصلاح پليمر فضا گزين پلي استايرن سنديوتاكتيك با استفاده از تركيب روش هاي پليمريزاسيون در دنيا منحصر بفرد مي باشد و براي اولين بار انجام شده است.

براي تهيه محصول فوق ابتدا در شرايط كنترل شده و در محيط هتروژن پلي استايرن سنديوتاكتيك عامل دار شد و گروه هاي آلفا فنيلي بر روي پليمر قرار گرفت. از طرف ديگر اينيفرتر TEMPO كه در آزمايشگاه پژوهشي شيمي سنتز گرديده است در حضور اسيد اسكوربيك به TEMPO كه داراي OH مي باشد تبديل گرديد. در نهايت TEMPO-OH با استفاده از واكنش نوكلوفيلي بر روي پليمر قرار گرفت. وسپس از طريق TEMPO هاي قرار گرفته بر روي پليمر ، پليمريزاسيون كنترل شده انواع منومرها از جمله استايرن و متيل استايرن صورت گرفت و اين پليمر از لحاظ فراورش و خصوصيات فيزيكي بهبود گرديده.