ساخت پلیمر‌های دوستدار طبیعت برای بسته بندی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر؛ خانم مهسا نعمت اللهی مجری طرح گفت: حجم بالای مصرف مواد پلیمری مصنوعی و عمر تخریب پذیری طولانی مدت آن‌ها و به دنبال آن، نگرانی ناشی از بحث آلودگی محیط زیست موجب شده تا تلاش‌هایی برای استفاده از مواد زیست‌تخریب‌پذیر صورت گیرد.
وی «پلی‌لاکتیک‌اسید» (PLA) را پلیمری زیست تخریب پذیر با منشأ طبیعی توصیف کرد و ادامه داد: این ماده به رغم ویژگی‌های بالقوه و قابل توجهی که دارد، بحث شکنندگی آن موجب محدویت مصرف آن شده است. برای بهبود مقاومت در برابر شکنندگی این پلیمر، راهکار‌هایی توسط پژوهشگران ارایه شده است که هر یک مشکلاتی را به همراه دارد.
خانم نعمت‌اللهی از اجرای طرح تحقیقاتی در این دانشگاه خبر داد و یادآور شد: این پژوهش با عنوان «تهیه و بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیت پخت دینامیکی شده پلی لاکتیک اسید/لاستیک طبیعی/نانوذره؛ مطالعه برهمکنش نانوذره/پلیمر با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی» اجرایی و در آن از لاستیک طبیعی برای بهبود مقاومت به ضربه PLA استفاده شد.
این محقق با بیان اینکه این لاستیک از انعطاف پذیری بالایی برخوردار است و خود منشا طبیعی دارد، خاطر نشان کرد: محصول نهایی در صورت برخورداری از مورفولوژی مناسب، مقاومت به ضربه بالایی داشته و همچنان زیست سازگار خواهد بود و این موضوع اصلی است که این پژوهش به آن پرداخته است.
وی اضافه کرد: با توجه به ناسازگاری دو پلیمر سازنده آلیاژ، برای دستیابی به مورفولوژی مطلوب، از راهکار‌های متفاوت شامل استفاده از سازگار کننده، نانو ذره و پخت دینامیکی مرحله الاستومری به صورت جدا و یا همزمان استفاده شد و این روند خود یکی از نوآوری‌های طرح به شمار می‌آید.
نعمت‌اللهی با تأکید بر نتایج این پژوهش خاطر نشان کرد: تهیه آلیاژ PLA/NR در کنار استفاده از سازگار کننده، نانوذره و روش پخت دینامیکی مرحله الاستومری، به تنهایی و یا همزمان، هر یک به گونه‌ای بهبود خواص مورد نظر در محصول را سبب شدند، به طوری که در نمونه بهینه، میزان ازدیاد طول و میزان ضربه پذیری به ترتیب بیش از ۸۰ و ۳۰ برابر مقادیر آن‌ها در PLA خالص به دست آمد.
این محقق گفت: این میزان افزایش بسیار بیشتر از افزایش خواص گزارش شده برای آلیاژ‌های مشابه است و نتایج این پژوهش می‌تواند در تولید صنعتی مورد استفاده قرار گیرد ضمن آنکه گام‌های جدید تجربی و نظری در شناخت ساختار آلیاژ‌ها به منظور کنترل ریزساختار برای دستیابی به خواص معین برداشته شد که به خوبی می‌تواند در ارتقای مرز‌های دانش پلیمر به کار گرفته شود.
این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به نحوه اجرای این مطالعات، توضیح داد: این پژوهش از طریق اختلاط دو پلیمر به صورت ساده، در حضور سازگارکننده، نانو ذره و عامل پخت در حالت مذاب انجام شد. ضمن آنکه در هر مرحله به جهت دستیابی به مورفولوژی مطلوب، در ابتدا شرایط فرآیند بهینه شد و روند کار به گونه‌ای پیش رفت که ترکیب درصد آلیاژ، مقدار نانو ذره و مقدار سازگار کننده بهینه شدند.
وی اضافه کرد: پس از اختلاط، نمونه‌ها برای آزمون‌های شناسایی قالب‌گیری شدند و بر روی نمونه‌ها آزمون‌های رئولوژیکی، میکروسکوپی، گرمایی، مکانیکی و دینامیکی-مکانیکی و همچنین مقاومت به ضربه انجام شد.
نعمت‌اللهی گفت: از دستاورد‌های این طرح می‌توان در صنعت بسته بندی مواد غذایی، صنعت پزشکی و ساخت قطعات بهره جست.
وی انتشار دو مقاله ISI در ژورنال‌های با درجه Q۱ و چاپ ۲ مقاله در همایش ملی و بین‌المللی را از دیگر دستاورد‌های این مطالعات نام برد و یادآور شد: در این پژوهش، طراحی و تولید آلیاژ‌ها و نانوکامپوزیت‌های بر پایه پلیمر‌های طبیعی و زیست سازگار انجام شد. استفاده از این مواد، کاهش آلودگی محیط زیست را به همراه دارد؛ زیرا پلیمر‌های اصلی به کار برده شده شامل پلی لاکتیک اسید و لاستیک طبیعی است که هر دو منشا طبیعی دارند.
این محقق تأکید کرد: با توجه به طبیعی بودن PLA و ویژگی‌های مطلوب همچون استحکام و مدول کششیِ بالای آن، انتظار می‌رود در سال‌های آینده به عنوان جایگزین بسیاری از ترموپلاستیک‌های پایه نفتی مورد مصرف قرار گیرد. تهیه آلیاژ از این پلیمر همراه با لاستیک طبیعی و دستیابی به ریز ساختار مناسب شکنندگی این پلیمر را که از ضعف‌های آن محسوب می‌شود در مقایسه با سایر روش‌ها به مقدار قابل توجهی کاهش داد.
وی استفاده از پلیمر‌های طبیعی به منظور تهیه آلیاژ و نانوکامپوزیت، افزایش قابل توجه خواص در مقایسه با دیگر آلیاژ‌ها و نانوکامپوزیت‌ها و دستیابی به ریزساختار منحصر به فرد را از مزیت‌های رقابتی این طرح نام برد و یادآور شد: دستاورد‌های این طرح در صنایعی، چون بسته بندی مواد غذایی، صنعت پزشکی، رهایش دارو و ساخت قطعات قابل استفاده است.
این طرح را خانم مهسا نعمت‌اللهی به راهنمایی خانم دکتر اعظم جلالی آرانی وآقای دکتر حمید مدرس از اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی کرده است.