پلي‌يورتان يكي از كاربردي‌ترين مارتيس‌هاي پليمري است كه امروزه جايگاه وسيعي در صنايع پوشش‌دهي، چسب‌ها، فوم‌هاي ترموپلاستيك و الاستومري و نيز صنايع پزشكي پيدا كرده است. پلي‌يورتان عموماً جزء ماتريس‌هاي پليمري بلورينه (همچون پلي‌آميد و پلي‌پرويلين) دسته‌بندي نمي‌شود اما ما با انتخاب مونومرهايي كه ساختار فضايي شيميايي متقارن و آلترناتيو دارند توانستيم نوعي از پلي‌يورتان را سنتز كنيم كه داراي سگمنت‌هاي سخت و نرمي با درصد بلورينگي قابل توجه هستند. بلورينگي يك فاكتور بسيار مهم براي پليمرهاي داراي خواص حافظه‌ي شكلي است و همچنين به‌دليل بهبود درجه‌ي جدايش فاز، نقش مهمي در بالا بردن خواص مكانيكي همچون مدول يانگ و تنش شكست دارد. پلي‌يورتان از سنتز پلي‌اُل اتري پلي‌تتراهيدروفوران (PTHF) با وزن مولكولي 5000-1000، هگزامتيلين دي‌ايزوسيانات (HDI) و بوتان‌دي‌اُل (BDO) به عنوان زنجيرافزاينده به روش پليمريزاسيون دومرحله‌اي درجا به‌دست آمد. با دست‌يابي به ماتريس پلي‌يورتان با بلورينگي قابل توجه، افزودن نانوذرات رس آلي علاوه بر نقش تقويت استحكام، خاصيت هسته‌زايي نيز ايفا كرد. بنابراين علاوه بر افزايش نسبي مدول كششي، نوعي بهينه‌سازي دوگانه از طريق ايجاد كريستاليزاسيون مضاعف در نانوكامپوزيت‌هاي پلي‌يورتان-نانورس صورت گرفت كه ايده‌ي اصلي پژوهش ماست.

در اين اختراع، پلي پروپيلن فومارات (PPF) كه پليمري خطي، غير اشباع و داراي قابليت شبكه اي شونده با نور است، به روشي كاملاً جديد و نو در سطح دنيا سنتز و به عنوان يكي از بهترين ماتريسها براي چسبهاي بيولوژيك معرفي ميگردد. سنتز PPF بطور كلي در 2 مرحله صورت ميگيرد، در مرحله اول مشتق اسيد فوماريك با نسبت مولي بيشتري پلي پروپيلن گليكول (PG) واكنش مي دهد و بيس هيدروكسي پروپيل فومارات (BHPF) توليد مي شود. مرحله دوم در كليه واكنشها يكسان بوده و در آن از طريق تبادل استري BHPF تحت اعمال خلاء، دما و گذشت زمان، به PPF تبديل ميگردد. در نهايت پليمر خالص بصورت ويسكوز و زرد شفاف سنتز شده كه وزن مولكولي مطلوب آن براساس زمان واكنش، بين (1000Wm تا2000) مي باشد. از مزاياي بسيار خوب اين پليمر مي توان به موارد زير اشاره كرد: •\\\\\\\\tميتواند در مكان تزريق شود. •\\\\\\\\tاشكال بي قاعده استخوان را به خود ميگيرد. •\\\\\\\\tميتواند پس از پخت شدن توسط نور، هم در نقش داربست و هم بعنوان پركننده و نيز پايه اي براي چسب هاي استخواني عمل كند.

در حال حاضر محصولات حاصل از تخريب پليمرهاي زيست تخريب پذير مورد استفاده در كاشتني ها، پس از طي زمان مناسب به دليل اندازه نامناسب منجر به ايجاد برخي عوارض جانبي روي بافت ها و حتي ارگانهاي بدن مي گردند. لذا هدف از اجراي اين پروژه، تهيه يك بستر زيست تخريب پذير مناسب، بررسي اثر ريز ساختار بر سرعت زيست تخريب پذيري آن و بررسي رشد سلول روي بستر تهيه شده، مي باشد. در اين پروژه از پليمرهاي زيست تخريب پذير و زيست سازگار پلي لاكتيك اسيد و پلي كاپرولاكتون براي ساخت داربست استفاده شد. و آزمايش هاي مختلف مربوط به داربست ايده آل و مناسب ، بر روي نمونه ها انجام شد و نتايج نشان داد كه نمونه هاي توليدي با استفاده از اين روش جديد، علاوه بر اينكه وِيژگي هاي مناسب داربست ايده آل را دارا هستند، مزيت هايي را نيز نسبت به روش هاي پيشين دارند. نو بودن اين روش و داشتن تمام ويژگي هاي داربست ايده آل مهمترين ويژگي اين طرح است.

دي ال ها به خاطر دارا بودن گروه هاي هيدروكسي در ساختارشان مي توانند به عنوان مونومر در زنجير برخي از پليمرها كه به روش تراكمي سنتز مي شوند، (مانند پلي يورتان ها، اپوكسيدها و ...) بكار گرفته شوند. دي ا سنتزي در ساختارش فسفر وجود دارد. وجود عناصري مثل فسفر در ساختار يك مولكول منجر به توليد مواد ديرسوز كننده مي شود. اين نوع دير سوز كننده ها باعث ايجاد سيستم هاي intumescent مي شوند و سيستم هاي intumescent به خاطر عمل كردن در فاز جامد، گازهاي سمي توليد نمي كنند و براي محيط زيست مضر نمي باشند. مواد اصلي براي سنتز اين دي الْ اتيلن گليكول و يك تركيب فسفردار حاوي گروه هاي ترك كننده مي باشد. و در شكل زير مي توانيد طرح كلي سنتز دي ال را ببينيد.

پلي يورتان ها ديرسوز به دو بخش تقسيم مي شوند: 1- ديرسوزهاي intumescent 2 ديرسوزهاي non intumescent. چون سيستم هاي non intumescent براي محيط زيست مضر مي باشند بنابراين تحقيقات اخير براي توليد سيستم ها intumescent صورت گرفته. در اين اختراع نيز پلي يورتان ديرسوز intumescent سنتز شده است. و براي سنتز اين پلي يورتان به اين صورت عمل شد كه ابتدا يك زنجير افزاينده ي فسفره سنتز شد و به پيش پليمر به دست آمده از واكنش دي ايزوسيانات هاي مختلف با پلي ال اضافه شد. بعد از اتمام واكنشْ مخلوط در قالب تفلوني قالب گيري شد و در آون در دماي 70 درجه ي سانتي گراد پخت شد. چون پلي يورتان سنتزي در ساختمان خود حاوي حلقه ي آروماتيكي و فسفر مي باشد، بنابراين خواص ديرسوزكنندگي از خود نشان مي دهد. تركيب درصدهاي مختلف آن نيز بيشتر به رنگ زرد تا قهوه اي مي باشد. در زير نيز تست سوختن پلي يورتان مشاهده مي شود.

زنجير افزاينده ها به خاطر دارا بودن دو گروه واكنش پذير در ساختارشان مي توانند به عنوان مونومر در ساختار برخي از پليمرهايي كه به روش تراكمي سنتز مي شوند، مانند پلي يورتان ها، اپوكسيدها و ... به كار گرفته شوند. زنجير افزاينده ي سنتز شده زنجير افزاينده اي است كه در ساختارش فسفر و نيتروژن وجود دارد. وجود عناصري مثل فسر و نيتروژن در ساختار يك مولكول منجر به توليد مواد ديرسوز كننده مي شود. اين نوع ديرسوزكننده ها باعث ايجاد سيستم هاي intumescent مي شوند و سيستم هاي intumescent به خاطر عمل كردن در فاز جامد، گازهاي سمي توليد نمي كنند و براي محيط زيست مضر نمي باشند. مواد اصلي براي سنتز اين زنجير افزاينده اتانول آمين و يك تركيب فسفردار حاوي گروه هاي ترك كننده مي باشد. در شكل زير طر كلي سنتز زنجير افزاينده آمده است.

وجود نانو ذره و كلر در ساختار چسب پلي يورتاني سنتز شده به ترتيب باعث افزايش مدول و ديرسور شدن چسب مي شود. بالا بودن نسبت گروه هاي ايزوسياناتي نسبت به گروه هاي هيدروكسيلي و وجود عامل شبكه سازمنجر به شبكه اي شدن چسب مي شود. همچنين شبكه اي شدن چسب نيز باعث افزايش مقاومت چسب در برابر اكثر حلالهاي آلي مي شود. روش سنتز به اين گونه است كه ابتدا نانو ذرات را در پلي ال ديسپرس كرده سپس اين مخلوط به دي ايزوسيانات و كاتاليست اضافه مي شود و واكنش به مدت 1 ساعت انجام مي شود. (نسبت 1/6= NCO بر روي OH مي باشد). سپس زنجير افزاينده (دي ال كلره) به همراه عامل شبكه ساز به مخلوط اضافه مي شود و مخلوط تا ويسكوز شدن به هم زده مي شود. بعد از اين مرحله چسب به دست آمده براي چسباندن شيشه به همديگر آماده مي باشد. پس از چسباندن شيشه ها، مجموعه به مدت يك ساعت در دماي 70 درجه سانتي گراد قرار داده مي شود. سپس به مدت سه روز در دماي محيط قرار داده مي شود تا با رطوبت موجود در هوا پخت شود. تست تناسيل چسب سنتزي در زير مشاهده مي شود.