تهيه ذرات نانوكامپوزيت مغناطيسي بر پايه كوپليمر آکریلیک فوتوكروميك/ مگنتیت حاوي اسپايروپيران به روش پليمريزاسيون ميني¬امولسيونی و بررسی خواص آنها

لاتکس¬های بر پایه کوپلیمرهای اکریلیک دارای خواص مطلوب و کاربردهای زیادی هستند. امروزه با استفاده از دانش و فناوری نانو می¬توان در کنار حفظ این خواص، با افزودن نانوذرات معدنی مانند مگنتیت توانمندی¬های جدیدی به این پوشش¬ها القا نمود. جهت حفظ خواص اولیه، پخش ذرات در ابعاد نانومتریک در ماتریس پلیمری بایستی صورت پذیرد. برای بهبود پخش، راه¬های گوناگونی ارائه شده که یکی از این موارد اصلاح سطح نانوذرات با ترکیبات آلی حاوی گروه-های عامل¬دار است که قابلیت شرکت در واکنش پلیمریزاسیون را دارند. گستره وسیعی از کاربردهای پلیمرهای حاوی نانوذرات مغناطیسی در بخش¬های مختلف صنعت وجود دارد. تركيبات فوتوكروميک به دليل تغيير خواص فيزيكي و شيميايي آنها به صورت برگشت¬پذير به وسيله تابش نور فرابنفش و مرئی بسيار مورد توجه قرارگرفته¬اند. از سوي ديگر پلیمرها به دليل ماهیت آبگریز خود مي¬توانند از اين تركيبات در مقابل تخریب¬هاي محيطي محافظت نمايند. اگر روی ترکیبات فوتوکرومیک به درستی اصلاحات شیمیایی انجام شود، قابلیت کوپلیمریزه شدن به وسیله دیگر مونومرهای وینیلی را دارا می¬باشند. بنابراین بدین وسیله میان ترکیب فوتوکرومیک و ماتریس پلیمری اتصال شیمیایی ایجاد می‌شود و باعث بهبود خواص این ترکیبات خواهد شد. نانوذرات پلیمری پاسخگو به دو محرک نور و مغناطیس به¬دلیل کاربردهای گسترده¬ای که در سیستم¬های بیولوژیکی مانند تصویربرداری سلولی، انتقال دارو، شناسایی و تجسم ارتباط بین مولکولی، تهیه رنگ، جوهر، پزشکی، داروسازی و فرمولاسیون لوازم آرایشی دارند در طی چندسال اخیر مورد توجه بسیار زیادی قرار گرفته و تحقیقات زیادی بر روی آنها در حال انجام می¬باشد. این نانوذرات پلیمری توانایی پاسخ به هر دو محرک نور و مغناطیس را به طور همزمان دارا می¬باشند. هدف از انجام این پروژه، تهیه و شناسایی نانوکامپوزیت¬های مغناطیسی فوتوکرومیک برپایه¬ی مونومر متیل¬متآکریلات حاوی نانو‌ذرات مگنتیت اصلاح شده بصورت شیمیایی و مشتق اسپایروپیران است که به روش پلیمریزاسیون مینی¬¬امولسیونی تهیه می‌شوند. برای دستیابی به این هدف از دو ترکیب مگنتیت و مشتق اسپایروپیران استفاده شده است. مگنتیت از دو روش سولوترمال و تجزیه حرارتی تهیه شد. مگنتیت تهیه¬شده از روش تجزیه حرارتی به¬دلیل داشتن سطح آبگریز، جهت رسیدن به هدف نهایی و کپسوله¬شدن مناسب در پلیمریزاسیون مینی¬امولسیونی، انتخاب و طی یک مرحله با 3-(تری¬متوکسی¬سیلان) پروپیل متآکریلات (MPS) اصلاح سطح شد. همچنین به روش اصلاح شیمیایی، اسپايروپيران اتیل آکریلات (SPEA) طی 4 مرحله واکنش سنتز شد. مونومرهای سنتز شده به همراه مونومر متیل¬متآکریلات (MMA) به روش پلیمریزاسیون مینی-امولسیونی كوپليمريزه شدند. لاتکس¬های مغناطیسی فوتوکرومیک با درصد‌های متفاوت (0-3 % وزنی) از ترکیب SPEA با ساختار هسته-پوسته ایجاد شدند. ساختار شیمیایی محصولات به وسیله آنالیز FTIR تایید شد. به منظور تائید ساختار نانوذرات مگنتیت، از آنالیز XRD استفاده شد. اندازه ذرات تهیه¬شده توسط آنالیز DLS مشخص شد و مورفولوژی آنها توسط آزمون¬های SEM و TEM بررسی گردید. نتایج نشان داد ذرات لاتکس ساختار كروي دارند و اندازه متوسط ذرات کمتر از 50 نانومتر است و همچنین كپسول¬دار شدن نانوذرات مگنتيت توسط کوپليمر و تشكيل ساختارهاي هسته-پوسته تایید شد. بررسی خواص حرارتی و همچنین دمای انتقال شیشه¬ای با استفاده از آنالیز¬های DSC و TGA انجام شد. در ادامه تاثیر ورود مگنتیت بر روی خواص فوتوکرومیک اسپایروپیران توسط آزمون اسپکتروسکوپی UV-Vis مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی¬ها نشان داد که لاتکس حاوی 1 % وزنی نانوذرات مگنتیت و 2 % وزنی SPEA بیشترین شدت جذب و خواص فوتوکرومیک مناسبی را از خود نشان می¬دهد و به عنوان نمونه بهینه در نظر گرفته شد. خواص مغناطیسی نانوکامپوزیت¬های مغناطیسی تهیه شده با استفاده از آنالیز VSM بررسی شد.