سنتز نانوالیاف کازئینات سدیم، کیتوزان و پلیوینیل الکل به روش الکتروریسی

سابقه و هدف: از الکتروریسی برای تولید نانوالیاف با ویژگی های فیزیکوشیمیایی ارتقاء یافته استفاده می گردد. به عنوان یک فن آوری در حال توسعه این سامانه به دلیل مکانیسم ساده و استفاده از انواع مختلفی از پلیمرها ، به عنوان قوی ترین روش برای صنعتی سازی در نظر گرفته می شود. در این پژوهش، الکتروریسی چند جزیی به منظور بهبود ویژگی مقاومت حرارتی باالکتروریسی سه پلیمر کازئینات سدیم/ کیتوزان/ پلی وینیل الکل مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش ها: ابتدا فاکتورهای دستگاه الکتروریسی شامل محدوده فاصله، ولتاژ، پس از انجام پیش تست های مختلف جهت تعیین شرایط بحرانی مناسب برای تولید نانوالیاف بررسی شد. پس از تعیین موارد ذکر شده یعنی فاصله ۱۲ سانتی متر و ولتاژ ۱۶ کیلوولت، و شدت جریان ۵/۰ میلی لیتر بر ساعت نسبت های متفاوتی از محلول سه پلیمر کازئینات سدیم، کیتوزان و پلی وینیل الکل براساس طرح مخلوط تهیه و الکتروریسی انجام شد. مورفولوژی و قطر نانوالیاف توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه با توجه به نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی سه گروه از انانوالیاف بر اساس تفاوت در قطر (قطر کم، متوسط و زیاد) انتخاب، و ویژگی های فیزیکوشیمیایی آن ها شامل بررسی ساختار کریستالی (پراش اشعه ایکس)، بررسی واکنش های مولکولی (طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه) و بررسی مقاومت به تجزیه حرارتی (آنالیز گرما وزن سنجی) مطالعه گردید.یافته ها: نانوالیاف کازئینات سدیم/ کیتوزان/ پلی وینیل الکل، با میانگین قطر ۱۲۱ تا ۱۹۲ نانومتر به خوبی الکتروریسی شد. نانوالیاف ۶۲۲ (شامل ۶۰ درصد پلی وینیل الکل، ۲۰ درصد کیتوزان و ۲۰ درصد کازئینات سدیم)، ۸۱۱ (شامل ۸۰ درصد پلی وینیل الکل، ۱۰ درصد کیتوزان و ۱۰ درصد کازئینات سدیم) و ۷۲۱ (شامل ۷۰ درصد پلی وینیل الکل، ۲۰ درصد کیتوزان و ۱۰ درصد کازئینات سدیم) به ترتیب حائز ببیشترین قطر (۱۹۲ نانومتر)، قطر متوسط (۱۷۸ نانومتر) و کمترین قطر (۱۲۱ نانومتر) شدند. در بررسی نتایج، کاهش شدت پیک مشاهده شده در الگوی پراش اشعه ایکس نانوالیاف (در مقایسه با نمونه های پلی وینیل الکل، کیتوزان و کازئینات سدیم) را می توان به کاهش شدید ساختار نیمه بلوری پلی وینیل الکل به دلیل تشکیل پیوند هیدروژنی بین پلی وینیل الکل ، مولکول آب، کیتوزان و کازئینات سدیم، و نیز به واسطه سازگاری فاز بی نظم و بلوری در پلیمرها به خصوص کیتوزان و کازئینات سدیم نسبت داد. همچنین نتایج طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه نشان داد، سه پلیمر پلی وینیل الکل، کیتوزان و کازئینات سدیم در نانوالیاف الکترواسپان به طور کامل پراکنده شده اند. بررسی نتایج حاصل از آنالیز گرما وزن سنجی نیز نشان داد اگرچه نمونه بدون کیتوزان (نمونه ۷۰۳) دمای شروع تخریب حرارتی بیشتری داشت، اما حضور کیتوزان باعث بهبود پایداری حرارتی و منجر به مشاهده رخدادهای حرارتی در محدوده دمایی گسترده تری شد. به طوری که نمونه نانوالیاف ۶۲۲ (قطر ۱۹۲ نانومتر)، بیشترین مقاومت به تخریب را از خود نشان داد.نتیجه گیری: با توجه به نتایج اشاره شده استفاده از سه پلیمر مذکور (با نسبت بهینه (۶۲۲) در فاصله ۱۲ سانتی متر، ولتاژ ۱۶ کیلوولت، و شدت جریان ۵/۰ میلی لیتر بر ساعت) امکان الکتروریسی موفق و تولید نانوالیاف با ویژگی های فیزیکوشیمیایی مناسب مانند مقاومت حرارتی بالا را فراهم می سازد. در نتیجه قابلیت بکارگیری نانوالیاف تولید شده در شرایط شدید حرارتی و همچنین با توجه به حضور سدیم کازئینات، امکان ریزپوشانی ترکیبات زیست فعال بویژه ترکیبات هیدروفوب با آن پیشنهاد می شود.

کلیدواژه ها:

الکتروریسی ، پلی وینیل الکل ، کیتوزان ، کازئینات سدیم ، خواص فیزیکوشیمیایی