Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud SheikhZeinodin,Sabihe Soleimanianzad,Mehran Ghiaci
محمود شیخ زین الدین (استاد مشاور) صبیحه سلیمانیان زاد (استاد راهنما) مهران غیاثی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyedeh Ghafari
سیده زهرا غفاری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Synthesis and Characterization of Biodegradable Lactic Acid Based Polymers Through the Chain Extension of Fermented Lactic Acid Produced With Whey Permeate
Environmental pollution is one of the problems that attracts every body's attention to itself. The main cause of this problem is disposal of plastic materials in nature which almost are not degradable. To solve the problem, various methods such as production of biodegradable polymers have been proposed. Such polymers might be produced from plant or microbial sources. Poly Lactic acid is a high strength thermoplastic polymer that its monomer can produce either synthetically or through fermentation using agricultural waste materials. In the present study producing poly lactic acid via chain extending reaction, with three different chain extenders called Hexa methylene diisocyanate, Isophoren diisocyanate and 4, 4'-diphenylmethane diisocyanat using whey permeate as the microbial culture medium was investigated. At first, lactic acid was produced through fermentation by two different homo fermentative microorganisms, which produce only the L- isomer of lactic acid. the obtained results showed that Lactobacillus casei can produce 15.47 g/L lactic acid while Lc. lactis only produce 9.72 g/L of that which lead to the selection of L . casei as the producer microorganism in this project. In the next step the produced lactic acid was purified with anion and cation exchange resins, and the identity of the product was determined with HPLC. The purity of this product was about 84.69 percent. Chain linked lactic acid polymers were synthesized through three sequential steps, in the first, purified lactic acid was dehydrated and then hydroxylated and in the third, the chain extending reaction was took place with 3 different chain extenders. They were hexa methylene diisocyanate with a linear structure, isophoren diisocyanate with a single loop in its structure and 4, 4' diphenyl methane diisocyanate with two loops in its structure. FT-IR analysis was used to monitor the formation of chain extended polymers. The FT-IR spectra confirmed the molecular structure of the polymers produced. Morphological properties of the produced polymer was investigated with SEM , and the result showed that the polymer manufactured with mediatory of 4,4' diphenyl methane diisocyanate among the other polymers has the most soften structure.Results of the molecular weight and thermal stability measurements of the manufactured polymers showed that the polymer made with 4, 4' diphenyl methane diisocyanate had the largest molecular weight and the highest thermal stability among the other polymers. According to the results, by altering the chain extender structure from having two loops to having one loop in their structures or having linear structure, these polymers specifications are lowered, consequently. As conclusion it could be said that 4, 4' diphenyl methane diisocyanate is the best chain extender for lactic acid polymerization purposes amongst
آلودگی محیط زیست، یکی از مشکلاتی است که توجه همگان را به سمت خود جلب کرده است. یکی از مهمترین علل آلوده کننده محیط زیست، دفع مواد پلاستیکی مصرفی در طبیعت است، زیرا این ترکیبات در طبیعت تجزیه نمی شوند و موجبات آلودگی محیط زیست را با خود به همراه دارند. برای رفع این مشکل ، روش های مختلفی مانند تولید پلی مر تجزیه پذیر مورد توجه قرار گرفته است. پلی اسید لاکتیک یک پلی مر ترموپلاستیک با کشش بالا می باشد که مونومر آن قابلیت تولید از ضایعات کشاورزی را دارد. در مطالعه حاضر که در سال 1388 و 1389 در دانشکده کشاورزی دانشگاه اصفهان انجام گرفت، به بررسی تولید پلی اسید لاکتیک طی روش شاخه دار کردن توسط سه ترکیب شاخه دار کننده مختلف پرداخته شد. این ترکیب توسط دو گونه میکروبی جور تخمیر که تنها ایزومر L تولید می کنند، تهیه شد. نتایج تولید اسید لاکتیک توسط لاکتو باسیلوس کازئی و لاکتوکوس لاکتیس در آب پنیر تراوه نشان داد که در شرایط بهینه و پس از طی زمان مشخص لاکتو باسیلوس کازئی قادر به تولید 47/15 گرم در لیتر اسید لاکتیک است که در مقایسه با لاکتوکوس لاکتیس که تنها 72/9 گرم در لیتر اسید لاکتیک تولید می کند، مناسب تر است. اسید لاکتیک تولیدی به وسیله ستون تعویض یون آنیونی و کاتیونی خالص سازی شد و به وسیله کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا خلوص 69/84 درصد برای آن تعیین شد.برای تولید پلی اسید لاکتیک از روش دو مرحله ای استفاده شد و در مرحله اول اسید لاکتیک خالص تولیدی در مرحله قبل به وسیله واکنش پلی کندانس کردن به الیگومری با انتهای هیدروکسیل دار تبدیل شد و در مرحله بعد برای اولین بار به وسیله سه نوع ترکیب شاخه دار کننده مختلف با ساختمان مولکولی متفاوت به نام های هگزا متیلن دی ایزو سیانات با ساختمان خطی ، ایزوفورن دی ایزو سیانات با ساختمان تک حلقه ای و '4و4 دی فنیل متان متان دی ایزو سیانات با ساختمان دو حلقه ای، واکنش شاخه دار کردن انجام شد و ویژگی پلی مرهای تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی انجام واکنش شاخه دار شدن ازدستگاه FT-IR استفاده شد که مقایسه طیف های حاصل از این تکنیک به خوبی با ساختمان مولکولی پلی مر های تولیدی سازگار بود و تاییدی بر درستی انجام واکنش شاخه دار شدن بود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی