No category

پایان نامه رایگان درباره مولکولی، پلیمرهای، پلیمریزاسیون

قالب مولکولی غیر کووالانسی
2-2-1 پلیمرهای قالب مولکولی غیر کووالانسی
در تهیه پلیمرهای قالب مولکولی غالبا از این روش استفاده می‌شود. بنابراین پر کاربردترین روش در بین روش‌های تولید پلیمرهای قالب مولکولی این روش است به طور کلی سنتز پلیمرهای قالب مولکولی به روش غیر کووالانسی طی سه مرحله رخ می‌دهد:
1ـ مجاورت مونومر عاملی و مولکول نمونه و تشکیل پیش پلیمر این پیش پلیمر از بر هم کنش نیروهای واندروالسی پیوند هیدروژنی دو قطبی دو قطبی بین مونومر و مولکول الگو (هدف) حاصل می‌شود وجود گروه‌های عاملی که ایجاد کننده این بر هم کنش باشند ضروری است. هر چه تعداد این گروه‌های عاملی بیشتر باشد اندرکنش قوی تر بوده و پیش پلیمر تولید شده مستحکم تر است.
2ـ کوپلیمریزاسیون بین پیش پلیمر تشکیل شده مونومر تشکیل دهنده پیوند عرضی
3ـ حذف مولکول قالب (مولکول هدف) از پلیمر تشکیل شده
این مرحله به دلیل وجود وجود نیروهای غیر کووالانسی بین قالب و مونومر عاملی بسیار راحت انجام می‌شود و تنها با یک شستشو ساده با حلال مولکول قالب حذف می‌شود.
پلیمرهای قالب مولکولی که با روش غیر کووالانسی تولید می‌شوند کاربرد وسیعی دارند زیرا به راحتی سنتز می‌شوند حذف مولکول الگو بسیار آسان است تنوع گروه‌های عاملی که قابلیت ساختن پلیمرهای قالب مولکولی با این روش را دارند زیاد است همه‌ی این عوامل باعث شدند تا تهیه پلیمرهای قالب مولکولی با این روش به صورت بسیار وسیعی گسترش یابد.
همینطور به دلیل رویکردهای بالقوه این روش می‌توان از آن برای ترکیبات بیولوژیک استفاده نمود. (موسباخ21، 1994: اندرسون22 و همکاران1996: چن23 و همکاران، 2001)
جدول زیر نمونه‌هایی از واکنش‌های غیر کووالانسی بین مولکول الگو(هدف)_مونومر را نشان می‌دهد.
جدول2-1 نمونه‌هایی از واکنش‌های غیر کووالانسی بین مولکول هدف ومونومر
شکل 2-4 شمای کلی تهیه پلیمرهای قالب مولکولی به روش غیر کووالانسی
2-2-2 پلیمرهای قالب مولکولی کووالانسی
در پلیمرهای قالب مولکولی کووالانسی اتصال(پیوند)بین مونومر و مولکول الگو متکی بر پیوند کووالانسی است)ولف24 و همکاران، 1997)
با توجه به پایداری پیوند و ایجاد پیش پلیمری یکنواخت، تضمین واکنش قوی در حین فرآیند پلیمریزاسیون می‌باشد که منجر به ایجاد محل‌هایی کاملاً مشخص و قطبی برای مولکول هدف بر روی پلیمر خواهد شد. جهت استخراج مولکول الگو(هدف)باید پیوند کووالانسی بین مونومر و مولکول الگو (هدف) شکسته شود. و شکستن پیوند بین مونومر و مولکول الگو باید بوسیله یک واکنش شیمیایی یا هیدرولیز اسیدی انجام شود که باعث محدودیت در کاربرد آن می‌شود. و همچنین تشکیل پیوند و شکسته شدن پیوند آهسته انجام می‌شود و این امر زمان استخراج را طولانی می‌کند. در این نوع پلیمرهای قالب مولکولی استحکام خوبی وجود دارد و جهت تهیه این نوع پلیمرهای قالب مولکولی از روش‌ها و شرایط مختلف پلیمریزاسیون می‌توان استفاده کرد. )شلرگرن25 و شیا26، 1993: اماهونی27 و همکاران، 2005)
جدول زیر نمونه‌هایی از واکنش‌های کووالانسی بین مولکول الگو(هدف)_مونومر را نشان می‌دهد.
جدول 2-2 نمونه‌هایی از واکنش‌های کووالانسی بین مولکول هدف و مونومر
شکل 2-5 شمای کلی از سنتز پلیمرهای قالب مولکولی با روش کووالانسی
2-2-3 پلیمرهای قالب مولکولی نیمه کووالانسی
در این روش پلیمرهای قالب مولکولی از دو روش آمیخته کووالانسی و غیر کووالانسی به دست می‌آیند. به این ترتیب که باندهای کووالانسی بین نمونه و مونومر عاملی قبل از اینکه پلیمریزاسیون صورت گیرد ایجاد می‌شود اما پلیمر سنتز شده جذب سطحی را بر اساس واکنش‌های غیر کووالانسی با مولکول هدف انجام می‌دهند.
2-3 روش‌های تهیه‌ی پلیمرهای قالب مولکولی
پلیمرهای قالب مولکولی را بر اساس نوع پلیمریزاسیون انجام شده به روش‌های مختلف تهیه می‌کنند
1_پلیمریزاسیون توده‌ای
2_پلیمریزاسیون توده‌ای چند مرحله‌ای
3_پلیمریزاسیون امولسیونی
4_پلیمریزاسیون رسوبی
5_پلیمریزاسیون بین سطحی
6_پلیمریزاسیون تراکمی
2-3-1 پلیمریزاسیون توده‌ای
برای تهیه پلیمرهای قالب مولکولی استفاده از این روش معمول است. مولکول الگو(هدف) مونومر اتصال دهنده عرضی آغازگر همگی در یک حلال با هم حل می‌شوند سپس گاز نیتروژن را از محلول عبور می‌دهیم تا اکسیژن خارج شود سپس محلول واکنشگرها تحت حرارت یا UV قرار می‌گیرد تا آغازگر رادیکالی تخریب شود. واکنش پلیمریزاسیون به مدت 18ساعت تکمیل می‌شود وسپس پلیمر به دست آمده خرد می‌شوند و در یک حلال مناسب جهت حذف مولکول الگو(هدف) قرار گرفته وتوسط دستگاه سوکسله طی چندین مرحله شسته می‌شوند. (استیونسون28 1999 وکاردوسو291999)
روش متعارف در سنتز پلیمرهای قالب مولکولی به روش توده‌ای پودر کردن خرد کردن و در نهایت غربال کردن(الک کردن)پلیمر حاصل شده برای به دست آوردن ذرات با اندازه یکسان است. این روش روش ساده‌ای است اما خرد کردن ساییدن و غربال کردن برای به دست آوردن اندازه ذرات مناسب خسته کننده وزمان بر(طولانی)است ذرات تولید شده غالبا در اندازه واشکال نامنظم تولید می‌شوند. برخی از محل‌های واکنش در طول ساییدن تخریب می‌شوند که این عمر کارایی و عملکرد کروماتوگرافی را کاهش می‌دهد همچنین این روش جواز استفاده از مصرف بالای مولکول الگو(هدف)را برای تولید پلیمر قالب مولکولی می‌دهد. همچنین تولید ذرات غیر یکنواخت کارایی عمل استخراج راکاهش می‌دهد.
برای غلبه به همه‌ی این مشکلات در سال‌های اخیر تلاش‌های زیادی انجام گرفت و روش‌های دیگر تولید پلیمرهای قالب مولکولی بوجود آمد و توسعه یافت که از نظر بازده و خواص انتقال جرم برتر هستند.
شکل زیر تولید پلیمر قالب مولکولی به روش توده‌ای را نشان می‌دهد.
شکل 2-6 تولید پلیمر قالب مولکولی به روش توده‌ای
2-3-2 پلیمریزاسیون با تورم سازی چند مرحله‌ای
در این روش پلیمرهای قالب مولکولی در اب معلق بوده و با افزایش آب متورم می‌شوند و ذرات با اندازه 1تا 10 میکرومتر را به وجود می‌آورند این روش تولید ذرات کروی در اندازه یکنواخت می‌کند.
2-3-3 پلیمریزاسیون امولسیونی
در یک پلیمریزاسیون امولسیونی، مونومرها به صورت ذرات بسیار ریز (فاز ناپیوسته) در یک فاز پیوسته سیال، توسط عوامل پایدارکننده سطحی (به صورت معلق) از طریق واکنش رادیکال آزاد پلیمریزه می‌شوند. فاز پیوسته عموماً آب بوده و ذرات معلق کلوئیدی در اندازه‌ای بسیار کمتر از یک میکرون می‌باشند (اندازه معمول ذرات بین 15 نانومتر تا بالاتر از یک میکرون می‌باشد). کوچکی اندازه ذرات، یکی از مزایای عمده این نوع پلیمریزاسیون است. محصول دوغابی به دست آمده منعقد شده و به لاتکس تبدیل می‌شود. در این سیستم نیز از آب به عنوان حامل استفاده می‌شود. در اینجا نیز برخی عوامل معلق ساز بنام امولسیفایر(مانند یک شوینده سنتزی)، به سیستم افزوده می‌شود. امولسیفایر، مایسلهایی ایجاد می‌کند و به این ترتیب قسمت عمده‌ای از مونومر را که به صورت قطره‌های کوچک پراکنده می‌شوند انحلال پذیر می‌کند. رادیکالهای شروع کننده که در آب حل می‌شوند؛ به درون مایسلهایی که مملو از مونومر هستند، نفوذ می‌کنند و پلیمریزاسیون شروع می‌شود. مایسلها مانند مکانهایی که در آنها مونومر به پلیمر تبدیل می‌شود عمل می‌کنند، زیرا مونومر به این محل‌ها نفوذ کرده و در نتیجه قطره‌ها همانند مخزنی برای این منظور به حساب می‌آیند. با رشد ذرات پلیمری به صورت مکان‌هایی که در آنجا پلیمریزاسیون ادامه پیدا می‌کند، مایسلها از هم باز و متفرق می‌شوند. سپس امولسیفایر روی سطوح این ذرات جذب می‌شود. (اندرسون، 2000)30
2-3-4 پلیمریزاسیون رسوبی
این روش دارای بازده استخراج بالا نسبت به روش توده‌ای است زیرا تولید ذرات با اندازه یکنواخت و یکسان نسبت به روش پلیمریزاسیون توده‌ای می‌کند و همین امر جذب سطحی را افزایش می‌دهد این سیستم با توجه به تولید زنجیر‌های طولانی و کسب وزن مناسب رسوب خواهد کرد وجود زنجیرهای طولانی بیانگر غیر یکنواختی پلیمرهای قالب مولکولی است اما نسبت به پلیمرهای تولید شده با روش توده‌ای ذرات دارای یکنواختی و یکسانی بیشتری هستند.
2-3-5 پلیمریزاسیون بین سطحی
در این روش پلیمریزاسیون با استفاده از مونومرها در دو حلال که در یکدیگر قابل حل نمی‌باشند انجام می‌شود. مونومرها در سطح بینابینی دو محلول ایجاد پلیمر می‌کنند این روش پلیمریزاسیون مشابه پلیمریزاسیون محلولی است. نایلون 6و6 نایلون 6و10 با استفاده از این روش تولید می‌شوند(یوشیماتسو31 و ریمهولت32، 2007)
2ـ3ـ6 پلیمریزاسیون تراکمی
در این روش می‌توان با استفاده از فرآیند پلیمریزاسیون حلقه گشا می‌توان از یک مونومر حلقوی به یک پلیمر سنگین خطی رسید این پلیمرها از نوع پلیمرهای تراکمی هستند اگر چه هیچ مولکول کوچکی جذب نمی‌شود و انتقال هیدروژن نیز صورت نمی‌گیرد. (بیتریز33 و همکاران 2001)
2ـ4 مزایای پلیمرهای قالب مولکولی
1. پایداری در مقابل گرما
2. پایداری در مقابل فشار
3. استحکام مکانیکی بالا
4. به دفعات بدون اینکه کارایی آنها کاسته شود استفاده می‌شود
5. امکان تهیه از آنها در اشکال مختلف و شرایط متفاوت
6. هزینه تهیه و نگهداری پایین
7. می‌توانند برای مولکول‌های زیستی استفاده شوند
8. قابل استفاده در بازه زمانی طولانی بدون اینکه خواص فیزیکی و شیمیایی خود را از دست بدهند.
2ـ5 کاربرد پلیمر‌های قالب مولکولی
2ـ5ـ1 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در حسگرها
پلیمرهای قالب مولکولی به عنوان سیستمهای رسانش و هدایت و شناسایی مورد استفاده قرار گرفته‌اند(جوانبخت و همکاران34، 2008)
مواردی از این کاربردها شامل:
شناسایی هیدروکربنهای چند حلقهای آروماتیک موجود در آب به روش فلوئورسانس و اندازه‌گیری کمّی غلظت به روش طیف سنجی جرمی
حسگرهای رزونانسی پلاسمایی35 به صورت تراشه با استفاده از پلیمر قالب مولکولی که نانوذرات طلا در آن جای گرفتهاند.
2ـ5ـ2 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در غشاء
غشاء مانند فیلتری گزینش پذیر عمل می‌کندکه در بیشتر مواردنیروی موثربرای حرکت انالیت در عرض غشاء گرادیان غلظتی می‌باشد. این فرآیند را می‌توان بطور موثر با خارج کردن انالیت از فاز گیرنده به صورت تشکیل کمپلکس یا تغییر فرم یونی تسریع کرد. جعفری و بدیهی(2012) این فرآیند می‌تواند برای انتقال یک انالیت فرار از یک مایع به یک فاز گاز با استفاده از فیبرهای توخالی بکار رود. حضور پلیمر قالب مولکولی در غشاء، قابلیت بیشتری را به غشاء خواهد بخشید و غشاء دارای خاصیت گزینشپذیری ویژه خواهد شد. آن‌ها گزینش برای اینکه چه موادی از غشاء عبور کنند و چه موادی عبور نکنند را افزایش می‌دهند(البریچ36، 2004).
2ـ5ـ3 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در کاتالیزگرها
وجود حفرهای خالی قالب مولکول‌های نمونه که برای واکنش‌های کاتالیزگری قابل استفاده است. که کاربردهای آن شامل فعال کردن پلیمرهای قالب مولکولی با استفاده از آنالوگهای حالتِ گذار برای قالبهایی حاصل از فرآیند هیدرولیز استرها است (سیلوستری37، باربانی38و همکاران؛2006) و هیدرولیزهای استری شامل کوئوردیناسیون یون-فلزی می‌باشد و همچنین یک کاربرد دیگر آن در واکنش حلقهزایی دیلز-آلدر است.
2ـ5ـ4 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در کروماتوگرافی
پلیمرهای قلب مولکولی به عنوان فاز ساکن به خصوص در کروماتوگرافی مایع کاربرد فراوانی دارند. این پلیمرها به عنوان فاز ساکن در کروماتوگرافی استفاده می‌شوند و به منظور کسب حداکثر کارایی آن‌ها باید دارای ویژگی‌هایی باشند اندازه ذرات پلیمر تشکیل دهنده ستون10-2 µm))باشد. (بالامورگان39و

مطلب مشابه :  پایان نامه با کلید واژه هاینهج البلاغه، انفال، نفقه

دیدگاهتان را بنویسید