Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Ailreza Shahidi rizi,Mehdi Karevan
سید علیرضا شهیدی ریزی (استاد راهنما) مهدی کاروان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hadi Zabihi
هادی ذبیحی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Fabrication and Characterization of Bio-degradable Bio-compatible Poly Lactic Acide (PLA) Based Polymers with Shape Memory Properties
Materials that dynamically react to environmental actuations whilst exhibiting various reactions are called smart materials. In recent years, such materials have been widely investigated due to their changes in mechanical, physical and engineering properties resulted from external stimuli. Shape memory materials are those accepting temporary shape and returning to their original shape upon being exposed to environmental actuations such as chemical materials, heat and light. Bio-active shape memory polymers represent several advantages over those lacking shape memory effects and are studied for clinical and medical applications such as shape memory woven estents, scaffolds and surgical sutures. It has been shown in previous studies that polylactic acid (PLA) as a bio-active polymer exhibits favorable shape memory performance, but it has limited applications due to its low mechanical properties such as low toughness and high brittleness resulting in the need for modifications including alloying PLA with other polymers. Thermoplastic polyurethane and ethylene vinyl acetate (EVA), showing both bio-activity and shape memory effect, are considered as polymers to functionalize PLA properties. The goal of the research is fabrication and characterization of bio-degradable-bio- compatible PLA based polymer blends reflecting shape memory properties and the determination of optimized weight fraction of polymers in the eventual blend that possesses targeted performance. To enhance PLA properties, eleven two and three polymer compound systems using the the said polymers blended through an extruder based on the melt mixed process. The optimized weight fraction of alloying polymers was achieved on the basis of the specimens representing best toughness and lowest flexural modulus using mechanical testing including three-point bending, impact, structural testing including scanning electron microscopy and X-ray diffraction, thermal characterization such as differential scanning calorimetric to assess thermal properties of the specimens. To improve the mechanical properties and in particular the toughness and to enhance the affinity of polymers DOA and DCP plasticizers were employed. The studies showed that weight percentages PLA25% TPU60% EVA15% - PLA75% TPU15% EVA10% have the lowest flexural stress and flexural modulus and highest toughness and Elongation at Break. Keywords: Shape Memory Polymers, Polylactic Acid, Thermoplastic Polyurethane, Ethylene Vinyl Acetate, Mechanical Properties, Biodegradable , Biocompatible
موادی که به شکل پویا به محرک‌های محیطی واکنش داده و عکس‌العمل‌های متنوعی بروز می‌دهند، هوشمند نامیده می‌شوند. در سال‌های اخیرِ مواد هوشمند به دلیل تغییر خواص فیزیکی، مکانیکی و مهندسی خود در اثر اعمال محرک‌های خارجی به‌طور گسترده بررسی‌شده‌اند. مواد حافظه‌دار، گروهی از مواد است که به‌طور موقت تغییر شکل می‌یابند، سپس با محرک‌های محیطی مثل مواد شیمیایی، دما و نور به شکل اولیه خود برمی‌گردند. پلیمرهای حافظه‌دار زیست فعال دارای چندین مزیت نسبت به پلیمرهای بدون خواص حافظه‌داری هستند و برای کاربردهای پزشکی و کلینیکی مانند استنت های بافتی و داربست‌ها و نخ‌های جراحی هوشمند موردمطالعه قرار گیرند. در مطالعات پیشین نشان داده‌شده است که پلیمر زیست فعال زیست‌تخریب‌پذیر پلی لاکتیک اسید (PLA) دارای خاصیت حافظه‌داری مطلوبی است ولی به دلیل خواص مکانیکی ضعیف ازجمله چقرمگی کم و تردی زیاد استفاده از آن محدودشده است وجهت استفاده از نیاز به اصلاحاتی هست که مهم‌ترین روش اصلاح خواص PLA ترکیب با پلیمرهای دیگری است. ترموپلاستیک پلی یورتان (TPU) و اتیلن ونیل استات(EVA) ازجمله پلیمرهای اصلاح‌کننده خواص پلی لاکتیک اسید می‌باشند که علاوه بر خواص زیست فعالی دارای خاصیت حافظه‌داری نیز می‌باشند. هدف از انجام این تحقیق ساخت و مشخصه یابی پلیمرهای زیست فعال، زیست تخریب پذیرپایه پلی لاکتیک اسید با خواص حافظه‌داری و تعیین درصدهای بهینه آلیاژ پلیمری با ارائه خواص موردنظر است. جهت بهبود خواص پلی لاکتیک اسید، یازده ترکیب سه‌جزئی و دوجزئی از سه پلیمر فوق با یکدیگر توسط دستگاه اکسترودر در حالت ذوب ترکیب شده و پس از انجام آزمون‌های مکانیکی شامل آزمون‌های خمش سه‌نقطه، کشش و ضربه و آزمون‌های ساختاری نظیر روبش الکترونی SEM و پراش اشعه ایکس XRD و حرارتی شامل روبش حرارتی تفاضلی DSC به‌منظور بررسی خواص حرارتی نمونه‌ها، درصد ترکیب وزنی بهینه پلیمرهای مورد استفاده بر اساس بهترین چقرمگی و کمترین مدول خمشی بوده‌اند انتخاب شدند. جهت بررسی بهبود خواص مکانیکی و به‌طور مشخص افزایش چقرمگی و بهبود سازگاری از پلاستیسایزر DOA و سازگار کننده DCP استفاده شد. آزمایش‌ها نشان داد که درصدهای وزنی 15%EVA %60 TPU25% PLA ـ 10%EVA %15 TPU75%PLA داری کمترین تنش خمشی و مدول خمشی و بیشترین چقرمگی و ازدیاد طول در شکست را دارند. کلمات کلیدی : پلیمرهای حافظه شکل ـ پلی لاکتیک اسید ـ ترموپلاستیک پلی یورتان ـ اتیلن ونیل استات ـ خواص مکانیکی ـ زیست‌تخریب‌پذیرـ زیست فعال

ارتقاء امنیت وب با وف بومی