پوشش‌های هوشمند پلیمری بر پایه‌‏‏ی پلی(استایرن-اسپیروپیران) پاسخگو به نور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

3 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

چکیده

در این پژوهش پلیمرهای بر پایه‏‌ی پلی(استایرن-اسپیروپیران) پاسخگو به نور به روش پلیمریزاسیون رادیکال آزاد سنتز شد. بدین منظور در ابتدا یک گروه آکریلاتی بر روی اسپیروپیران استخلاف گردید تا امکان انجام پلیمریزاسیون به واسطه‏‌ی گروه وینیلی فراهم گردد. برای شناسایی و ارزیابی خواص پلیمر سنتز شده از تجزیه‌های رزونانس مغناطیسی هسته (NMR)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، طیف‌سنجی ماورا بنفش-مرئی (UV-vis) و تجزیه‌‏ی زاویه‌‏ی تماس آب استفاده شد. نتایج تجزیه‏‌های NMR و FTIR بیانگر کوپلیمریزاسیون موفقیت‌آمیز استایرن و اسپیروپیران می‌باشد. خواص نوری پلیمرها در حلال کلروفرم و همچنین پوشش‌های آنها بر روی شیشه مورد ارزیابی قرار گرفت. تمام پلیمرهای سنتز شده به واسطه‏‌ی تابش نور ماورا بنفش nm 315-390 به رنگ بنفش تغییر رنگ می‌دهند که با تابش نور مرئی با طول موج nm 590 رنگ بنفش از بین می‌رود. تجزیه‏‏‌ی زاویه‌‏ی تماس نشان داد که زاویه‌‏ی تماس پوشش‌ها با افزایش درصد اسپیروپیران زیاد شده و سطوح آبگریزتر می‌شوند و در برابر تابش نور ماورابنفش آبدوست می‌شوند. تغییرات زاویه‏‌ی تماس در برابر تابش نور ماورابنفش با افزایش مقدار اسپیروپیران بیشتر می‌شود. بنابراین با استفاده از پلیمرهای بر پایه‌‏ی پلی(استایرن-اسپیروپیران) می‌توان پوشش‌های هوشمند پاسخگو به نور تهیه نمود.

کلیدواژه‌ها


[1] Chen, J., et al., Photoreversible fluorescent modulation of nanoparticles via one-step miniemulsion polymerization. Small, 2009. 5(8): p. 970-8.

[2] Maeda, Y., T. Nakamura, and I. Ikeda, Changes in the hydration states of poly(N-alkylacrylamide)s during their phase transitions in water observed by FTIR spectroscopy. Macromolecules, 2001. 34(5): p. 1391-1399

[3] Grimm, O. and F.H. Schacher, Dual Stimuli-Responsive P(NIPAAm-co-SPA) Copolymers: Synthesis and Response in Solution and in Films. Polymers (Basel), 2018. 10(6).

[4] Bai, Y., F.-Y. Xie, and W. Tian, Controlled Self-assembly of Thermo-responsive Amphiphilic H-shaped Polymer for Adjustable Drug Release. Chinese Journal of Polymer Science, 2017. 36(3): p. 406-416.

[5] Hu, D., et al., Synthesis, structure and optical data storage properties of silver nanoparticles modified with azobenzene thiols. Materials Chemistry and Physics, 2016. 170: p. 108-112.

[6] Di Credico, B., et al., Microencapsulation of a UV-responsive photochromic dye by means of novel UV-screening polyurea-based shells for smart coating applications. ACS Appl Mater Interfaces, 2013. 5(14): p. 6628-34.

[7] Feczkó, T., et al., Textiles screen-printed with photochromic ethyl cellulose-spirooxazine composite nanoparticles. Coloration Technology, 2013. 129(1): p. 18-23.

[8] Leelajariyakul, S., H. Noguchi, and S. Kiatkamjornwong, Surface-modified and micro-encapsulated pigmented inks for ink jet printing on textile fabrics. Progress in Organic Coatings, 2008. 62(2): p. 145-161.

[9] Inouye, M., M. Ueno, and T. Kitao, Alkali Metal Recognition Induced Isomerization of Spiropyrans. Journal of American chemical society, 1990. 112: p. 8977-8979.

[10] Raymo, F.M., et al., Memory Effects Based on Intermolecular Photoinduced Proton Transfer. Journal of American chemical society, 2003. 125: p. 2361-2364.

[11] Hao, Y., et al., Photo and Thermo Dual-Responsive Copolymer Surfaces for Efficient Cell Capture and Release. Chemphyschem, 2018. 19(16): p. 2107-2112.

[12] de Las Heras Alarcon, C., S. Pennadam, and C. Alexander, Stimuli responsive polymers for biomedical applications. Chem Soc Rev, 2005. 34(3): p. 276-85.

[13] Katz, J.S. and J.A. Burdick, Light-responsive biomaterials: development and applications. Macromol Biosci, 2010. 10(4): p. 339-48.

[14] Hribar, K.C., et al., Enhanced Release of Small Molecules from Near-Infrared Light Responsive Polymer-Nanorod Composites. ACS Nano, 2011. 5(4): p. 2948-2956

[15] Han, T., et al., Photoresponsive spiro-polymers generated in situ by C-H-activated polyspiroannulation. Nat Commun, 2019. 10(1): p. 5483.

[16] Zhou, Y.N., Q. Zhang, and Z.H. Luo, A light and pH dual-stimuli-responsive block copolymer synthesized by copper(0)-mediated living radical polymerization: solvatochromic, isomerization, and "schizophrenic" behaviors. Langmuir, 2014. 30(6): p. 1489-99.

[17] Wojtyk, J.T.C., et al., Elucidating the Mechanisms of Acidochromic Spiropyran-Merocyanine Interconversion. Journal of Physical Chemistry A, 2007. 111(13): p. 2511-2516

[18] Kong, L., et al., Synthesis, characterization, and photophysical properties of Bodipy-spirooxazine and -spiropyran conjugates: modulation of fluorescence resonance energy transfer behavior via acidochromic and photochromic switching. ACS Appl Mater Interfaces, 2014. 6(3): p. 1550-62.

[19] Khakzad, F., et al., A step-wise self-assembly approach in preparation of multi-responsive poly(styrene-co-methyl methacrylate) nanoparticles containing spiropyran. J Colloid Interface Sci, 2018. 515: p. 58-69.

[20] Tian, W. and J. Tian, Synergy of different fluorescent enhancement effects on spiropyran appended onto cellulose. Langmuir, 2014. 30(11): p. 3223-7.

[21] Zhang, T., et al., Photochromic properties of spiropyran in epoxy resin as anti-counterfeiting coating on flexible materials. Progress in Organic Coatings, 2016. 100: p. 100-104.

[22] Yang, Y., et al., Preparation and Photochromic Behavior of Spiropyran-Containing Fluorinated Polyacrylate Hydrophobic Coatings. Langmuir, 2018. 34(51): p. 15812-15819.

[23] Sun, B., et al., Interaction of a spirooxazine dye with latex and its photochromic efficiency on cellulosic paper. Carbohydr Polym, 2013. 95(1): p. 598-605.

[24] Bretler, S., U. Bretler, and S. Margel, Engineering of new spiropyran photochromic fluorescent polymeric nanoparticles of narrow size distribution by emulsion polymerization process. European Polymer Journal, 2017. 89: p. 13-22.

[25] Rajdev, P., D. Basak, and S. Ghosh, Insights into noncovalently core cross-linked block copolymer micelles by fluorescence resonance energy transfer (FRET) studies. Macromolecules, 2015. 48(10): p. 3360-3367.