اثر آماده سازی توسط آنزیم لیپاز بر روی خواص پلی استر گرافت شده با اکریلیک اسید

عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت منومر اکریلیک اسید روی پارچه پلی استر با استفاده از آغازگر بنزوئیل پراکساید انجام و شرایط بهینه عملیات (بالاترین درصد گرافت) در غلظت M930 منومر و M310×485 آغازگر به دست آمد سپس عملیات آماده سازی به وسیله هیدرولیز آنزیمی با لیپاز روی پارچه های خام و پس از آن عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت روی نمونه های آماده سازی شده انجام

دسته بندی	سایر گروه های علوم انسانی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	144 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	25

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

چکیده

عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت منومر اکریلیک اسید روی پارچه پلی استر با استفاده از آغازگر بنزوئیل پراکساید انجام و شرایط بهینه عملیات (بالاترین درصد گرافت) در غلظت M93/0 منومر و M^3-10×48/5 آغازگر به دست آمد. سپس عملیات آماده سازی به وسیله هیدرولیز آنزیمی با لیپاز روی پارچه های خام و پس از آن عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت روی نمونه های آماده سازی شده انجام گرفته و اثر شرایط مختلف عملیات آماده سازی نظیر زمان ، دما و غلظت روی کاهش وزن نمونه و درصد گرافت بررسی شده است. آزمایشات استحکام، رطوبت بازیافتی، تصویربرداری با SEM و طیف سنجی FTIR برای تعیین خصوصیات کالای گرافت شده مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که انجام عملیات آماده سازی با لیپاز به نحو قابل توجهی درصد گرافت حاصل روی کالا را افزایش می دهد.

کلمات کلیدی : کوپلیمریزاسیون گرافت، اکریلیک اسید، لیپاز، خواص فیزیک.

1- مقدمه

پلی اتیلن ترفتالات که امروزه یکی از مهم ترین الیاف مصنوعی را تشکیل می دهد حاصل تحقیقات وینفیلد و دستیار وی دیکسون بوده که برای اولین بار در سال 1941 در آزمایشگاه تهیه شده است. پلی استر در سال 1953 توسط دوپونت، به صورت انبوه تولید و به بازار عرضه شد. تولید پلی استر در دهه های 60 و 70 به صورت چشمگیری افزایش یافت. پلی اتیلن ترفنالات، پلیمر کندانسه ترفتالیک اسید، ترفتالیک دی متیل استر و یا دی متیل ترفتالات (DMT) با ایتلن- گلایکول است. مقدار رطوبت بازیافتی برای لیف پلی اتیلن ترفتالات در رطوبت نسبی (RH)20% و 65% در محدوده 4/0% تا 6/0% می باشد. این مقدار در رطوبت نسبی 100% تا 1% افزایش می یابد. جذب رطوبت،در محدوده ⁰c90-20 تقریباً مستقل از دما می باشد.

الیاف پلی استر ، دارای خواص مهمی نظیر استحکام بالا، مقاومت خوب سایشی، برگشت پذیری (الاستیستی) و ثبات ابعادی می باشند که به کالای تهیه شده از این الیاف دوام خواص بیشتری می بخشند. در مقابل ، این الیاف دارای خواص نامطلوبی چون آبگریز بودن، تمایل به تشکیل الکتریسته ساکن، تمایل به تشکیل پرزدانه و چرک شدن سریع می باشند. پوشاک تهیه شده از الیاف پلی استر به علت داشتن زیر دست نامطبوع، پائین بودن خاصیت عایق بندی گرمائی ، عدم جذب رطوبت و تماس نامطبوع با پوست بدن از راحتی در پوشش برخوردار نمی باشند. به کمک اصلاح الیاف مصنوعی می توان خصوصیات منفی آنها را کاملاً و یا تا حدودی کاهش داد. به طور کلی اصلاح عیوب پلی استر و در عین حال نگهداری از خواص خول آن به کمک یک روش امکان پذیر نبوده و به همین علت، اصلاح پلی استر با توجه به اهداف مورد نظر به کمک روش های متعددی صورت می پذیرد. اصلاح یک خاصیت ممکن است تضعیف خواص دیگری را به همراه داشته باشد

اصلاح الیاف پلی استر می تواند به روش های مختلف شیمیایی و یا فیزیکی انجام گیرد. مهم ترین روش های مورد مطالعه جهت اصلاح الیاف پلی استر شامل هیدرولیز قلیائی، هیدرولیز آنزیمی ، معرفی گروههای آبدوست روی سطح پلیمر توسط واکنش های کوپلیمریزاسیون گرافت و عمل با پلاسما می باشد.

گزارش های بسیاری به صورت ثبت اختراع و مقاله ، در مورد گرافت منومرهای متفاوت وینیل روی الیاف پلی اتیلن ترفتالات (PET) ارائه شده است. هدف کلی از مطالعات گرافت، تحقیق و بررسی شرایط کوپلیمریزاسیون گرافت و یا خصوصیات الیاف گرافت شده می باشد. منومرهای متفاوتی جهت انجام عملیات گرافت روی الیاف، نظیر استایرن ، متاکریلیک اسید، متیل متاکریلات ، پارا پرمو استایرن ، اکریلو نیتریل و اکریل آمید مورد مطالعه قرار گرفته اند. رطوبت بازیافتی ، جذب آب ، هدایت الکتریکی و دیگر خواص ماده پلیمری گرافت شده به ترکیب منومر- پلیمر بستگی دارد.

کاربرد آنزیم ها در صنعت نه تنها از جنبه مسائل زیست محیطی بلکه از نظر اقتصادی نیز نسبت به مواد شیمیایی با اثر مشابه، دارای برتری می باشد. این دلایل سبب شده تا روند استفاده از آنزیم ها در صنعت نساجی رشد روزافزونی داشته باشد. امروزه انواع متعددی از آنزیم ها، می توانند جهت اصلاح سطح PET نیز استفاده شوند. دسته ای از آنزیم های لیپاز می توانند در هیدرولیزتعداد زیادی از آسترهای کربوکسیلیک که فاقد بار هستند، نقش کاتالیزوری داشته باشند که به این دسته از آنزیم ها، استرآزها می گویند. عمل PET با لیپاز موجب بهبود رطوبت پذیری و جذب رنگینه پارچه های PET می شود، در حالی که استحکام نمونه ها ، ثابت باقی می ماند. در مقایسه با هیدرولیز شیمیایی توسط عمل با قلیا، هیدرولیز آنزیمی دارای برتریثابت نگه داشتن پایداری مکانیکی می باشد، به این علت که آنزیم های موجود قادر به نفوذ به داخل ساختار لیف نمی باشند و بنابراین تنها به عمل روی سطح محدود می شوند. مقاومت بیشتری در مقابل لکه پذیری، رطوبت پذیری و رنگپذیری افزایش یافته پارچه های پلی اتیلن ترفتالات عمل شده با آنزیم های پلی استرآز (لیپاز، استرآز یا کیوتیناز) گزارش و مشخص شده که خصوصیات تشکیل پرزدانه (Pilling) پارچه های پلی استر، توسط عملیات آماده سازی با آنزیم، بهبود می یابد. در این پروژه به عنوان عملیات آماده سازی قبل از عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت روی کالای پلی استر، انجام عملیات آنزیمی با استفاده از دو آنزیم لیپولاز و لیپکس می باشد. در این روش، اثر PH حمام آنزیمی ، دما و مدت زمان انجام عملیات و نیز غلظت آنزیم مورد استفاده روی درصد کاهش وزن کالا در اثر عملیات آنزیمی؛ درصد گرافت ، میزان کاهش استحکام و میزان رطوبت بازیافتی پارچه گرافت شده جهت تعیین شرایط بهینه آماده سازی با آنزیم مورد برسی قرار گرفته است.

2- تجربی

2-1- مواد

سوبسترای به کار رفته در این آزمایشات ، پارچه پلی استر با بافت سرژهخ و تراکم تاری 31 تار در سانتیمتر و تراکم پودی 23 پود در سانتیمتر و وزن 47/94 گرم بر متر مربع می باشد. ابعاد نمونه مورد آزمایش برابر با cm15×cm15 بود. مواد شیمیایی به کار گرفته شده از نوع آزمایشگاهی و ساخت شرکت مرک (MERCK) آلمان بودند. آنزیم لیپکس (Lypex) ساخت شرکت Novozymes دانمارک و آنزیم لیپولاز ساخت شرکت سیبای سوئیس مرد مقایسه قرار گرفته اند.

2-2- دستگاه ها

دستگاه های مورد استفاده شامل دستگاه طیف سنجی (Nicolet Nexus 670) FTIR، میکروسکوپ الکترونی پویشی (Scanning Electron SEM Microscope) ساخت شرکت فیلیپس (Philips) از کشور هلند (مدل XL30) ، دستگاه استحکام سنج Instron ساخت کشور انگلیس (مدل TM-SM) و دستگاه رنگرزی آزمایشگاهی (تحت فشار) Linitest و حمام بن ماری با تنظیم دمای 20 تا 110 درجه سانتیگراد بودند.

3- روش ها

3-1- کوپلیمریزاسیون گرافت

در مرحله اول، پیش از هرگونه عملیات، نمونه های پارچه با استفاده از 2% شوینده تجاری (نسبت به وزن لیف OWF) و 50:1 L:G به مدت 30 دقیقه در دمای ⁰c70 شسته شدند.

برای انجام عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت، ابتدا محلول حاوی بنزوئیل پراکساید با وزن مشخص در 10 میلی لیتر بنزن و آب مقطر تا L:G برابر با 100:1 تهیه و ظرف حاوی محلول در داخل کریستالیزور حاوی روغن گلیسرین روی هیتر چرخان قرار گرفت. در این حالت از هم زن برقی جهت هم زدن دائمی نمونه استفاده شد. بعد از رسیدن دمای محلول به دمای مشخص، محلول اکریلیک اسید با حجم مشخص و نمونه به ظرف پلیمریزاسیون اضافه شدند. بعد از یک ساعت زمان دادن، نمونه از محلول خارج ، با آب مقطر سرد آبکشی و به مدت 4 ساعت در آب مقطر جوش با 3 مرتبه تعویض آب جهت جداسازی هموپلیمر شکل گرفته بر سطح پلیمر تحت عملیات شستشویی قرار گرفت در مرحله آخر، خشک کردن در دمای محیط و سپس خشک کردن در آون جهت تعیین وزن خشک نمونه و محاسبه درصد گرافت انجام گرفت.

3-2- آماده سازی با آنزیم

عملیات آماده سازی پارچه خام شسته شده جهت انجام پیونددهی با استفاده از آنزیم با دو نوع آنزیم لیپولاز و لیپکس انجام گرفته است. ابتدا وزن مشخصی از آنزیم برای به دست آوردن غلظت ثابتی از محلول آنزیم در آب مقطر حل و برای تنظیم PH اسیدی از استیک اسید و برای تنظیم PH قلیائی از اتیلن دی آمین استفاده شده است. پس از تنظیم PH و دمای محلول، نمونه به ظرف حاوی محلول اضافه و برای زمان مشخص عمل شده است. در زمان انجام عملیات ، هم زدن محلول و نمونه به طور دائم و توسط هم زن برقی انجام گرفته است. پس از انجام واکنش، نمونه خارج و با مقدار زیاد آب سرد شستشو و با آب مقطر آبکشی شده است. سپس نمونه ها در دمای محیط خشک شدند و جهت تعیین وزن خشک نمونه ها به مدت 30 دقیقه در آون با دمای ⁰c115 و بعد از آن به مدت 30 دقیقه در دسیکاتور قرار گرفتند و سپس وزن شدند. درصد کاهش وزن نمونه های عمل شده با آنزیم با استفاده از فرمول زیر محاسبه شده است:

% کاهش وزن

اثر آماده سازی توسط آنزیم لیپاز بر روی خواص پلی استر گرافت شده با اکریلیک اسیدآماده سازی با آنزیمکوپلیمریزاسیون گرافت،