وبلاگ

سیکلودکسترین ها از خانواده الیگوساکاریدهای حلقوی هستند که از پیوند a(1-4 گلیکو پیرانوز تشکیل می شوند. بسته به تعداد واحدهای گلیکوپیرانوز (6، 7 و 8 واحد) سیکلودکسترین ها به صورت a و B و Y سیکلودکسترین موجود می باشد. سیکلودکسترین ها به عنوان آمیلازهای حلقوی، مالتوزهای حلقوی و دکسترین های اسکاردینگر نیز نام گرفته اند.
نحوه قرارگیری گروه های هیدروکسیل موجود در ساختار سیکلودکسترین به گونه ای است که سطح بیرونی آن هیدروفیلیک و سطح داخلی به دلیل حضور گروه های اکسیژن با جفت الکترون غیر پیوندی هیدروفوبیک می باشد. این ساختار جالب سیکلودکسترین که امکان حبس مولکول های مهمان مناسب را دارد، کاربردهای ویژه ای را برای سیکلوکسترین فراهم می کند.
فصل اول:
آشنایی با سیکلودکسترین و نحوه عملکرد آن

1-1- شناخت سیکلودکسترین:

مشاهداتی در مورد تشکیل تعدادی مواد کریستالی ناشناس در ساختار نشاسته با احیا آن در 1891 گزارش گردید. ویلرز نویسنده فرانسوی می پنداشت که این مواد نوعی از سلولز هستند و آن را سلولزین نامید. پانزده سال بعد، میکروبیولوژیست استرالیایی با تحقیق در مورد میکروارگانیسم های موثر بر غذا دریافت، با رشد میکروارگانیسمی تحت عنوان باسیلوز ماسرانز در محلول نشاسته، دو ماده کریستالی متمایز ایجاد می شود. از آنجا که بیشتر خواص آنها مشابه نشاسته تغییر یافته بود، آنها را دکسترین a و B کریستالی نامیدند، البته ساختار شیمیایی آنها شناخته نشده بود و در آن زمان مشخص نبود که نشاسته ماکرومولکولی شامل هزاران واحد گلیکوپیرانوز است.
فرودنبرگ و همکارانش ساختار حلقوی این دودکسترین را در اواسط دهه 1930 شرح دادند. این 45 سال یعنی از 1891 – 1936 در تاریخ سیکلودکسترین ها را مرحله کشف نام نهادند.
در دهه 1930 فرودنبرگ و گروهش، براساس آزمایشات و مشاهدات منتشر شده کریر بحثی در مورد دکسترین های کریستالی حاصل از واحدهای مالتوز با پیوند a(1-4 گلایکوساید مطرح کردند. در 1936 ساختار حلقوی برای دکسترین های کریستالی فرض گردید. در 1942 ساختارهای B,a – سیکلودکسترین به کمک X-ray تعیین گردید. در سال های 1950 – 1948 Y- سیکلودکسترین کشف شد و ساختار آن توسط X-ray مشخص گردید.
با شروه دهه 1950 دو گروه به رهبری فرانس و کرامر روی تولید آنزیمی سیکلودکسترین ها، تفکیک آنها به ترکیبات خالص و تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آنها کار کردند. در حالی که کرامر روی خواص کمپلکس های داخلی حاصل از دکسترین های حلقوی کار می کرد، فرانس کشف کرد که سیکلودکسترین های بزرگتری هم وجود دارند و احتمال وجود a و E و n  – سیکلودکسترین ها مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی قابل توجه سیکلودکسترین ها توانایی آنها در تشکیل کمپلکس های داخلی با چندین ترکیب بود.
از ساختار X-ray به دست آمده به نظر می رسید که در سیکلودکسترین ها گروه های هیدروکسیل ثانویه (C3 , C2) در لبه های پهن تر حلقه و گروه های هیدروکسیل اولیه (C6) در لبه دیگر آن واقع شده اند و هیدروژن های C3 و C5 غیرقطبی و اکسیژن ها با پیوند اتری در داخل مولکول های مخروط شکل قرار گرفته اند. این نتایج، یک مولکول با سطح بیرونی هیدروفیلیک که قابلیت حلالیت در آب را دارد و یک حفره غیرقطبی که یک ماتریس هیدروفوبیک است، را نشان می دهد که به عنوان یک میکرو محیط نامتجانس توضیح داده می شود.
مهمترین کاربرد سیکلودکسترین ها را در فرمولاسیون دارو نشان دادند. با استفاده از چندین نمونه، حفاظت آسان مواد اکسیدشدنی در مقابل اکسیداسیون اتمسفری، افزایش حلالیت داروهای با قابلیت انحلال پایین، کاهش فراریت مواد بی ثبات را نشان دادند.

:
این طرح با عنوان تهیه پارچه های ضد آب با استفاده از نانو سیلیس رسیدن به خاصیت مطلوب ضد آب می باشد، و پارچه های تولیدی جهت تهیه البسه و برخی منسوجات به کار گرفته خواهند شد. در این تحقیق از نانو سیلیس به همراه ترکیبات سیلیکونی استفاده می گردد که بتوان به نتایج بهتر و ایجاد پارچه با خاصیت بالای ضد آب دست یافت و با توجه به نتایج پژوهش هایی که اخیرا صورت گرفته این امر اثبات گردیده است. و چون در تولید برخی از البسه از قبیل البسه ورزشی و نظامی خاصیت ضدآب از اهمیت بالایی برخوردار است، پرداختن و فعالیت در زمینه تولید انواع پارچه های ضد آب یک ضرورت به شمار می آید.
جهت تهیه این پارچه ها می بایست نمونه هایی از قبل در ابعاد مشخص آماده شده اند، با محلول های مورد آزمایش عمل شوند. که در این تحقیق از محلول های مختلفی استفاده گردیده است. محلول ها شامل نانو سیلیس، سیلان آبگریز با نام تری متوکسی اوکتا دسیل سیلان و

 کراس لینکر با نام تترااتیل ارتو سیلیکات می باشد.

محلول های آماده سازی شده با درصدهای مختلف نانو سیلیس و سیلان آبگریز تهیه گردیده اند. که نانوسیلیس از 0/2 تا 1/2 را از وزن حمام مورد استفاده قرار گرفته است و سیلان آبگریز نیز از 1 تا 5 میلی لیتر استفاده شده که ابتدا مقادیر مختلف سیلان بدون استفاده از نانوسیلیس استفاده می گردد. تا مقدار بهینه مصرف سیلان مشخص گردد سپس با مشخص گردیدن مقدار بهینه مصرف سیلان به بررسی مقدار بهینه درصد استفاده از نانو سیلیس می پردازیم که جهت این امر درصدهای متفاوت نانوسیلیس از 0/2 تا 1/2 درصد را به همراه مقدار بهینه سیلان آبگریز استفاده می کنیم تا مقدار بهینه نانوسیلیس نیز مشخص گردد.
با آبگریز کردن نمونه های مورد آزمایش قرار گرفته، نمونه ها آب را جذب نمی کنند و قطره آب بر روی سطوح آبگریز شده باقی می ماند. که این قطره با سطح یک زاویه ای ایجاد می نماید که هرچه میزان تماس قطره آب با سطح پارچه کمتر باشد، زاویه تماس قطره با سطح بیشتر می شود و پارچه از آبگریزی بالاتری برخوردار خواهد بود. که این زاویه تماس و اندازه گیری آن با استفاده از پردازش تصویر در نرم افزار مطلب صورت می پذیرد. به این ترتیب که ابتدا تصویر باینری می گردد و سپس با اعمال یک فیلتر لبه یاب، لبه های قطره و سطح کالا مشخص می گردد. و این عمل بر روی تمام نمونه ها صورت می پذیرد.
و پس از انجام آزمایشات و اعمال پارچه ها با محلول ها مختلف، به بررسی نتایج و خواص به دست آمده می پردازیم. که شامل آزمایش پایداری شستشویی تکمیل نمونه های آبگریز شده می باشد که این کار با اندازه گیری زاویه تماس قطره آب با سطح کالا، پس از انجام تعداد دفعات مختلف شستشو صورت می پذیرد.
و آزمایش دیگری که انجام می گیرد، آزمایش زاویه لغزش قطره آب می باشد. که این آزمایش بیانگر زاویه ای است که سطح کالا دارد و در آن زاویه قطره بر روی سطح کالا شروع به حرکت می کند. که این آزمایش هم در حالت استاتیک و هم در حالت دینامیک انجام می گیرد. که در حالت استاتیک قطرع از ابتدا بر روی سطح کالا قرار دارد ولی در حالت دینامیک، قطره از فاصله 10 سانتی متری بر روی سطح کالا انداخته می شود. که به تدریج این زاویه جهت دستیابی به زاویه لغرش قطره، افزایش پیدا می کند. آزمایش دیگری که انجام خواهیم داد آزمایش میزان تنفس پارچه های ضد آب می باشد. که این فاکتور مهمی در کابری پارچه های ضد آب در تهیه البسه می باشد. زیرا که بخار بدن باید بتواند از لباس خارج گردد تا دمای بدن بالا نرود.
این آزمایش نیز با روش Cup Test انجام می گیرد که به جزئیات آن اشاره خواهد گردید.

لیپوزوم ها به طور جدی توسط Alec.D.Bangham در کمبریج مطرح گردیدند. ایشان که برای اولین بار در سال 1961 لایه نازک خشک از فسفولیپیدهای هیدراته در آب را جهت آزمایش های خود به کار برد، پس از گذشت چهار سال نتیجه گرفت که در غلظت های بالا، فسفولیپیدهای پراکنده در آب به طور خودکار قادرند وزیکول های میکروسکوپی ایجاد نماید که در آن آب توسط غشاءهای فسفولیپیدی هر لایه محصور شده است. او خاطرنشان کرد که ساختمان مذکور تشابه زیادی به غشاءهای زنده داشته، بنابراین مدل خوبی برای مطالعه غشاهای سلولی هستند.
بعد از چند سال این مطالعات توسعه یافت و گروه های زیادی جنبه های مختلف خواص لیپوزوم ها را مورد بررسی قرار دادند که این تحقیقات وسیع تا امروز همچنان ادامه دارد.

لیپوزوم ها، وزیکول های دولایه ای هستند که از لیپیدهای سطح فعال یا مولکول های آمفی فیل تشکیل شده و محیط مائی می تواند در درون آنها و بین لایه های لیپیدی محصور شود. لیپوزوم ها به دو دلیل زیر از طرف بخش های مختلف علمی و تحقیقاتی مورد توجه قرار گرفته اند. اول اینکه از این ساختارها می توان در تهیه مدل بسیار عالی از غشاهای سلولی استفاده کرد و دوم اینکه اخیرا از آنها به عنوان حامل های دارویی و منتقل کننده مواد شیمیایی آبدوست و چربی دوست به درون سلول های بافت زنده استفاده می کنند.
اگرچه در ابتدا بهره گیری از لیپوزوم ها و فناوری میکروکپسول کردن (Microencapsulation) به کندی پیش می رفت، اما امروزه در صنایع نساجی دامنه وسیعی از تحقیقات و نوآوری ها بر پایه اصول اولیه این فناوری، همچون هدف یابی (Targeting)، رهاسازی آهسته (Slow Release) و محافظت از منسوجات حساس در مقابل مواد شیمیایی انجام شده است.
الیاف پشم به دلیل کیفیت آنها از قیمت بالایی برخوردارند پس باید برای حفظ خواص ذاتی ارزشمند آنها مراقبت زیادی در طی فرآیند آن بکار برد. یکی از خواص ویژه لیف پشم ایجاد تغییرات ساختاری در لیف به هنگام قرار گرفتن آن در آب جوش می باشد. در طی این فرآیند پیوندهای دی سولفیدی سیستین و تیول تحت واکنش های تبادلی قرار گرفته و الیاف در حالت فشرده ای تثبیت می شوند. این تثبیت دائمی در لیف علاوه بر اینکه فرآیندپذیری لیف را به شدت کاهش می دهد، خواص ریسندگی را نیز دچار مشکل می کند. از طرفی رنگرزی منسوجات پشمی معمولا در آب جوش به مدت یک ساعت یا بیشتر و pH های متفاوت انجام می گیرد. مقدار pH حمام رنگرزی بسته به نوع رنگزای مصرفی از pH اسیدی برابر 1/8 تا شرایط خنثی (pH=7) تغییر می کند. در pH پایین، عمده دلیل آسیب به الیاف، شکسته شدن اتصالات و پیوندهای آمیدی در لیف می باشد. در حالی که در pH=3 آسیب به الیاف پیوسته با هیدرولیز پیوندهای دی سولفیدی افزایش می یابد و اگر رنگرزی در محیط قلیایی صورت گیرد، آسیب به الیاف به دلیل شکسته شدن هر دوی این اتصالات می باشد. پس بنابه دلایل گفته شده باید میزان آسیب به لیف را در فرایند رنگرزی الیاف (Loose fibre dyeing) به حداقل ممکن رساند، تا مقدار ضایعات در کاردینگ کاهش یابد و از پارگی نخ در ریسندگی جلوگیری شود. از این رو زمان رنگرزی در جوش باید به کمترین مقدار ممکن کاهش یابد و یا رنگرزی در دمایی کمتر از جوش انجام شود. در دو دهه اخیر در بسیاری از تحقیقات انجام گرفته بر روی رنگرزی پشم، به منظور کاهش دمای رنگرزی و در نتیجه کاهش آسیب به لیف در حین رنگرزی، از مواد تعاونی مختلف استفاده شده است. امروزه رنگزاهای اسیدی میلینگ و متال کمپلکس به همراه مواد تعاونی مصنوعی متفاوتی در رنگرزی به کار می روند. این مواد، رمق کشی رنگزا را بهبود داده و انتشار و نفوذ سریع تر و بهتری را نتیجه می دهند. اما مهمترین مزیت این روش (رنگرزی در دمای پایین) نسبت به رنگرزی های متداول، علاوه بر صرفه جویی در مصرف انرژی، محافظت از الیاف پشمی به جهت پایین بودن دما و یا کاهش زمان رنگرزی در دمای بالا می باشد. پشم رنگرزی شده در دمای پایین حالت طبیعی خود را بیشتر حفظ کرده و ماندگاری و دوام آن نیز افزایش می یابد. با این هدف، فناوری لیپوزوم ها و میکروکپسول کردن در رنگرزی پشم و مخلوط پشم / پلی استر بکار گرفته شده و نتایج رضایت بخشی نیز در بهبود کیفیت و کاهش دمای رنگرزی (در حدود 10 درجه سانتیگراد)، به دست آمده است.
بعلاوه به دلیل سازگاری این مواد با محیط زیست و عدم استفاده از مواد کمکی با ساختار مصنوعی، مشکلات و عوارض زیست محیطی در این روش به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. همچنین امروزه حرکت به سمت استفاده بیشتر از مواد طبیعی به جهت مسایل زیست محیطی و انسانی سبب شده است تا رنگرزی کالاهای نساجی با استفاده از رنگزای طبیعی مورد توجه قرار گیرد.

:

خطر ویژه ای که به وسیله سوختن منسوجات مطرح شده، به خصوص آنهایی که بر پایه الیاف سلولز طبیعی پنبه و کتان هستند، به وسیله تمدن های اولیه تشخیص داده شده بودند و از نمک هایی مثل زاج (سولفات مضاعف آلومینیوم) در آن زمان برای کاهش قابلیت اشتعال و ایجاد مقاومت در برابر شعله استفاده می شده است. اکنون نیز خطرهای احتمالی منسوجات، به عنوان پوشاک و لوازم خانگی با سطح مخصوص بالا و قابلیت دسترسی حداکثر به اکسیژن محیط، باقی مانده است. این عوامل در آتش سوزی تراژیک اخیر در عربستان سعودی در 16 آوریل، 1997 در زمان حج مشخص بود که باعث کشته شدن بیش از 340 نفر از حجاج به وسیله حرکت سریع آتش از طریق چادرها در منا در نزدیکی مکه شد. همچنین بسیاری از حجاج دچار سوختگی در نتیجه گسترش سریع آتش در 70000 چادر شدند. به نظر می رسد که همه چادرها از پنبه بافته شده بودند و آتش سوزی در نتیجه ویژگی اشتعال پذیری پنبه بوده است که به وسیله گرما، محیط خشک، باد شدید و تراکم چادرهای تهیه شده، بدتر شده بود.

2-1- خطرها و احتمال خطرها:
در تمام دنیا آمار جامع آتش سوزی به ویژه آمار مرتبط با مرگ ها و جراحت ها در اثر انتشار شعله و آتش سوزی به وسیله خواص منسوجات بسیار کم است.
آمار آتش سوزی سالیانه کشور انگلستان یکی از جامع ترین و در دسترس ترین آمارهاست و تلاش برای فراهم کردن اطلاعات به وسیله کشور انگلستان با جمعیت حدود 55 میلیون نفر شاید به عنوان معرف کشورهای اروپایی باشد.
برای مثال تا سال 1998 این آمارها نشان داده که حدود 20% از آتش سوزی ها در قسمت مسکن به وسیله منسوجات به عنوان ماده اولیه اشتعال ایجاد شده اند، که بیش از 50% از مرگ و میرها به وسیله این نوع آتش سوزی ها ایجاد شده است. جدول 1-1 اطلاعات جمع آوری شده طی 17 سال اخیر را ارائه می دهد، اگرچه از سال 1993 بعضی اطلاعات جزئی به طور آزاد در دسترس نبوده است. این جدول نشان می دهد که عموما مرگ های به سبب آتش سوزی در قسمت مسکن انگلستان در بین سالهای 1982 تا 1988 در حدود 700 نفر در سال نوسان داشته است. پس از این دوره تا تعداد 600 – 500 نفر در سال تنزل یافته است. مرگ و میرهای ناشی از آتش سوزی ایجاد شده به وسیله منسوجات الگوی مشابهی را نشان می دهد و این تنزل ممکن است در نتیجه قانونگذاری اجتماعی باشد که به موجب آن با اجباری کردن فروش پارچه های مقاوم در برابر شعله لوازم منزل در بازار خانگی کشور انگلستان از سال 1989 مهمترین نقش را در کاهش مرگ و میر بازی کرده است.

در هنگام ریسندگی الیاف غیر یکسره بسیاری از الیاف کوتاه و ریز به صورت پرز از مجموعه الیاف خارج شده و مقدار قابل توجهی گرد و غبار و ذرات الیاف در محیط اطراف ماشین پراکنده می شوند. پراکندگی این ذرات همواره تعمیر و نگهداری دستگاه را با مشکل جدی مواجه نموده و سبب کاهش کیفیت محصول تولیدی و به مخاطره انداختن سلامتی کاگران نیز می شود.
افزایش سرعت تولید و اعمال کشش بیشتر در سیستم ریسندگی رینگ، سبب افزایش پرزدهی و در نتیجه افزایش مکش هوا در دستگاه و افزایش مصرف انرژی می شود.
مفهوم پرزدهی و اندازه گیری آن از سال 1950 مورد توجه متخصصین قرار گرفت.
تاکنون تکنیک ها و روش های مختلفی برای اندازه گیری و یا از بین بردن پرز نخ مورد استفاده قرار گرفته است از جمله این روش ها

 سوزاندن، روش های فتوگرافیک، استفاده از لیزر و شمارش میکروسکوپی انتهای الیاف بیرون زده از نخ می باشد. از آنجایی که تمام این روش ها و تکنیک ها با یکدیگر تفاوت دارند به همین دلیل تناقضاتی در نتایج حاصله از آزمایش های مختلف دیده می شود.

در مورد نخ های پلی استر ویسکوز، مقدار پرزها با افزایش درصد ویسکوز افزایش می یابد که این ناشی از خصوصیات سطحی و مکانیکی الیاف ویسکوز می باشد. میزان آسیب دیدگی الیاف ویسکوز در عملیات کاردینگ بیشتر از پلی استر می باشد که موجب افزایش الیاف کوتاه ویسکوز در نخ می شود. به دلیل آن که الیاف کوتاه شده (در اثر آسیب دیدگی)، مقاومت خمشی بیشتری دارند، تمایل زیادی به بیرون زدن از بدنه نخ داشته و بنابراین با افزایش درصد ویسکوز در نخ، پرزدهی افزایش می یابد.
گزارش شده است که تعداد پرزها در نخ رینگ تقریبا مساوی با تعداد الیاف در نخ می باشد که معادل این گفته است که به طور میانگین هر لیفی یک انتهای بیرون زده دارد و اگر این موضوع در مورد نخ های ریسیده شده درست باشد بنابراین ابعاد نخ (یا طول پرز یا ارتفاع حلقه) مهمتر از تعداد پرزها در طول نخ می باشد.
همچنین بیان شده است که تعداد حلقه ها در نخ رینگ، با افزایش تاب کاهش می یابد و تعداد آنها به مهاجرت الیاف مربوط می شود، زمانی که الیاف شل به سطح نخ مهاجرت می کنند آنها باعث ایجاد حلقه می شوند و این مکانیسم در نخ های O.E هم زیاد دیده می شود.
عوامل زیادی روی پرزدهی نخ تأثیرگذار می باشد که می توان به تعدادی از آنها اشاره کرد:
1- استفاده از کندانسور که باعث کاهش پرزدهی می شود.
2- سرعت بیشتر دوک که باعث افزایش پرزدهی نخ می گردد.
3- کشش بیشتر قبل از سیستم رینگ (مراحل مقدمات) باعث کاهش پرزدهی می گردد و با این افزایش کشش پرزدهی کاهش تدریجی پیدا می کند به معنای دیگر چنانچه الیاف بیشتر موازی شوند پرزدهی کاهش می یابد.
4- ابهاد رینگ هم بر روی پرزدهی تاثیرگذار می باشد و هرچه ابعاد رینگ بزرگتر باشد باعث کاهش پرزدهی می گردد.
5- شرایط آب و هوایی می تواند روی پرزدهی تاثیر بگذارد هرچه هوا خشک تر باشد پرزدهی بیشتر است.
6- خارج از مرکز بودن دوک باعث افزایش پرزدهی می گردد.
7- جنس و وزن شیطانک نیز بر روی پرزدهی اثر دارد.
8- شانه زنی باعث کاهش پرزدهی می شود.