سنتز نانو الياف كامپوزيتي پلي كاپرولاكتام / نانو ذرات هيدروكسي آپاتيت

Synthesis of Polycaprolactam/Zinc Doped Hydroxyapatite Nanofibers via Electrospinning

در اين تحقيق نانو الياف كامپوزيت پلي كاپرولاكتام (نايلون 6)/ نانو ذرات هيدروكسي آپاتيت (HAP) جانشين شده با روي (Zn) به روش الكتروريسي ساخته شدند. ابتدا نانو ذرات HAP حاوي 4 درصد اتمي Zn به روش محلول رسوبي سنتز شدند. نتايج الگوي پراش ايكس (XRD) و طيف فروسرخ (FTIR) نشان دادند كه هيچ گونه فاز ثانويه شكل نگرفت و در ضمن كاتيون هاي روي در ساختار اتمي هيدروكسي آپاتيت قرار گرفته اند. متوسط اندازه ذرات و بلورك ها به ترتيب 43 و 16 نانومتر محاسبه شدند. محلول پليمري شامل 20 درصد وزني پلي كاپرولاكتام با حلال اسيد فرميك آماده شد. نانو ذرات سراميكي به ميزان 2 درصد وزني به محلول پليمري جهت سنتز نانو الياف كامپوزيتي اضافه شد. اثر سطح ولتاژ (kV 30-15) و نرخ تزريق (ml.h-1 5/0-1/0) از پارامترهاي دستگاهي بر قطر و ريز ساختار نانو الياف پلي كاپرولاكتام تك فاز و كامپوزيتي مورد بررسي قرار گرفت. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز (EDS) از نانو الياف سنتز شده حاكي از توزيع نانو ذرات هيدروكسي آپاتيت حاوي روي در ميان نانو الياف پلي كاپرولاكتام بود. بررسي قطر الياف نشان داد كه الياف با متوسط قطر 100-300 نانومتر سنتز شدند. نتايج نشان داد افزايش سطح ولتاژ به بالاي kV 30 منجر به افزايش قطر الياف و تغيير ساختار آن از الياف به نوار گرديد. همچنين نتايج نشان داد با كاهش نرخ تزريق قطر الياف افزايش يافت و نانو ذرات آپاتيت در ميان الياف بصورت غيرهمگن پراكنده شدند. در نرخ تزريق ml.h-1 1/0 ذرات هيدروكسي آپاتيت حاوي روي بصورت توده مجزا شكل گرفتند.

In this study Nanofibers of polycaprolactam (Nylon 6)/zinc doped hydroxyapatite (HAP) were synthesized via electrospinning method. Hydroxyapatite nanoparticles containing 4 at % zinc were synthesized via chemical precipitation method. XRD and FTIR of the synthesized powders indicated that non-stoichiometric and single phase hydroxyapatite was formed. The results also showed that Zn cations have been incorporated in atomic structure of HAP. The average of particle size and crystallite were calculated 43 and 16 nm respectively. Polymeric solution was prepared throughout dissolving of 20 wt% polycaprolactam in formic acid. To synthesize the composite nonofibers, 2 wt% of synthesized ceramic powders were added to polymeric solution. Influence of voltage (15-30 kV) and flow rate (0.1-0.5 ml.h-1) on diameter and morphology of nanofibers were investigated. The results of SEM images showed that fibers with average diameter of 100-300 nm were formed, and also zinc doped hydroxyapatite particles were homogenously distributed between nano fibers. The results indicated that increasing of the applied voltage over 30 kV caused to romaine ticker fibers as ribbon shaped. Results also showed that the average of fiber diameter increased with decreasing the flow rate resulting in heterogeneous distribution of HAp nanoparticles. The agrigate of Zn doped HAP was formed separately when the flow rate was set to 0.1 ml.h-1.