علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1401 | دوره:35 | شماره:6 |تعداد مقالات:6

فرضیه: با توجه به خواص ویژه نانومواد، ساخت نانوذرات در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته و تاکنون روش های مختلفی برای تولید این مواد به کار گرفته شده است. یکی از این روش ها، استفاده از ساختار های پلیمری برای کنترل نانوساختارهاست. بنابراین می توان انتظار داشت، تولید نانوذرات کبالت کرومات با ابعاد معین با استفاده از شبکه پلیمری با اندازه حفره های قابل کنترل، امکان پذیر است.روش ها: در این پژوهش از ژل پلی آکریل آمید به عنوان قالبی برای به دام انداختن یون های فلزی استفاده شد تا نانوذرات در این قالب پلیمری تشکیل شوند و سپس شبکه پلیمری به کمک عملیات گرمایی حذف شد تا نانوذرات نهایی تولید شوند. بر این اساس، نانوذرات کبالت کرومات با این روش ساخته شد و برخی از پارامتر های تولید مانند دمای تشکیل شبکه پلیمری و دمای تکلیس محصولات بررسی شدند. محصول تولیدی با روش های مختلف مشخصه یابی شد.یافته ها: نتایج نشان داد، با افزایش دما، سرعت تشکیل ژل سریع تر می شود. نتایج پراش پرتو X نشان داد، اگر چه محصول اولیه بی شکل است، اما اسپینل بلوری کبالت کرومات پس از عملیات گرمایی در 800 درجه سانتی گراد تولید شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی تشکیل ذرات با ابعادی در محدوده 50nm  تا 150nm  را نشان می دهد. نتایج تجزیه گرمایی نشان داد، ژل پلیمری تشکیل شده پس از عملیات گرمایی تا دمای 650 درجه تخریب می شود. براساس تصاویر میکروسکوپ الکترونی،  اکثر ذرات دارای ابعاد بین 50nm  تا 150nm هستند. نمونه های تولیدی به عنوان نورکاتالیزگر برای تخریب رنگینه آبی متیلن استفاده شدند. نتایج تخریب نشان داد، نانوذرات تولیدی با این روش به خوبی رنگینه را به عنوان آلاینده آب حذف می کنند. همچنین، اثر مقدار نورکاتالیزگر بر ظرفیت حذف بررسی شد و نتایج نشان داد، با افزایش پودر تا 3mg  بازده تخریب افزایش می یابد.

فرضیه: تولید ماسه از مخازن نفت موجب ایجاد مشکلات متعددی از قبیل کاهش بهره دهی چاه، خوردگی تجهیزات عملیاتی و افزایش هزینه های تولید می شود، بنابراین کنترل تولید ماسه در مخازن غیرمستحکم اهمیت زیادی برای شرکت های بهره بردار دارد. تزریق سیال شیمیایی به سازند به منظور استحکام بخشی و کاهش تولید ماسه یکی از مهم ترین روش های کنترل تولید ماسه است. روش ها: در این پژوهش، نانوکامپوزیت هیدروژلی (Co[AM-AMPS-AAC]/PEI-MBA(CO طراحی و کارایی آن در کنترل تولید ماسه بررسی شد. نانوکامپوزیت طراحی شده پایه آکریل آمیدی است و وجود اتصال های عرضی دوگانه به همراه نانوذرات در آن موجب افزایش استحکام ساختاری و پایداری گرمایی در آن می شود. به منظور بررسی ساختار و مطالعه کارایی نانوکامپوزیت آزمون های ساختارشناسی، شکل شناسی، گرمایی، رئولوژیکی، استحکام فشاری و سیلاب زنی انجام شد. یافته ها: طبق نتایج آزمون پراش پرتو X نانوذرات به صورت کامل درون ساختار پخش شده اند. آزمون های شکل شناسی با تأیید وجود نانوذرات درون ساختار، ایجاد ساختار چگال، همگن و متخلخل را نشان داد. براساس آزمون گرماوزن سنجی افزودن نانوذره موجب افزایش دمای شروع تخریب از 80 به 195درجه سلسیوس شد. با آزمون های رئولوژیکی جاروب کرنش و بسامد رفتار ماده تحت کرنش و تنش های مختلف بررسی و حفظ ساختار مستحکم و رفتا گران روکشسانی خطی در دمای 90 ، کرنش های بین 0.1 تا %20 و بسامد های بین 0.1 تا  10Hzتأیید شد. آزمون استحکام فشاری حاکی از افزایش %730 استحکام بستر شنی در اثر تزریق %1 وزنی نانوکامپوزیت به مقدار (pore volume) و PV 0.5 بود. این در حالی است که آزمون سیلاب زنی شیمیایی در بستر شنی کاهش %90 ماسه تولیدی را پس از تزریق نانوکامپوزیت در بستر شنی تأیید کرد. با توجه به پایداری و کارایی مناسب در شرایط سخت مخزن، دارابودن خواص گران روکشسان خطی، افزایش استحکام فشاری و کاهش تولید ماسه نانوکامپوزیت هیدروژلی طراحی شده در این پژوهش به عنوان محصولی جدید و بهینه برای کنترل تولید و مهاجرت ماسه پیشنهاد می شود.

فرضیه: از لاستیک سیلیکونی آب گریز به عنوان پوششی استفاده می شود که خاصیت آب گریزی را در سطوح مختلف ایجاد می کند. لاستیک های سیلیکونی، پایداری شیمیایی و فیزیکی زیادی دارند. خاصیت آب گریزی و مقاومت در برابر جریان خزشی از جمله ویژگی های منحصربه فرد پوشش های سیلیکونی است. هدف این پژوهش، سنتز لاستیک سیلکونی و تغییر خواص ترشوندگی سطح آن با ایجاد زبری و اصلاح شیمیایی با به کارگیری موادی با انرژی سطحی کم است.روش ها: در این پژوهش، ابتدا لاستیک سیلیکونی با روش هیدروسیلیل دارکردن بر پایه کاتالیزگر پلاتین تهیه شد و سپس از آن برای پوشش دهی ورقه پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) به عنوان زیرآیند با انرژی سطحی کم استفاده شد. به منظور ایجاد زبری سطح و افزایش زاویه تماس ایستا از سنباده های صنعتی با اندازه های زبری 220،120 و 400 استفاده شد. در مرحله بعد، از رشد نانورشته های سیلیکونی (SNF) با انرژی سطحی کم به کمک بخارنشانی برای اصلاح سطح استفاده شد.یافته ها: طبق نتایج تصاویر میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) تراکم زبری ایجادشده روی سطح نمونه با سنباده 400 بیشتر از سنباده 220 و تراکم زبری سنباده220 بیشتر از سنباده 120 بود. افزایش تراکم زبری باعث می شود، زاویه تماس ایستای آب (WCA) افزایش یابد. زیرا، در این حالت مدل Wenzel غالب نیست و سازوکار آب گریزی از نظریه Cassie-Baxter پیروی می کند. با توجه به بیشترین مقدار تراکم زبری ایجادشده روی سطح، زیرآیند PTFE عمل آوری شده با کاغذ سنباده 400 برای مرحله بعدی پوشش لاستیکی سیلیکونی و در نهایت برای رشد نانورشته های سیلیکونی روی لایه رویی سیلیکون استفاده شد. افزایش شایان توجه زاویه تماس ایستای آب پس از پوشش دهی با نانورشته های سیلیکونی (°159~ WCA) را می توان به کم بودن انرژی سطحی پوشش این نانورشته ها و افزایش زبری ناشی از رشد تصادفی آن ها نسبت داد.

فرضیه : معمولاً برای تعیین پارامترهای مدل های مکانیکی در آمیزه های لاستیکی از برازش داده های تجربی به دست آمده از آزمون های ساده (مانند کشش تک محوری) استفاده می شود. با توجه به پیچیدگی رفتار مکانیکی این مواد که از معادله های چندجزئی ابرگران روکشسان همراه با معادله نرم شدگی تنش تشکیل شده اند، ضروری است تا کارآمدی این معادله ها در پیش بینی درست و کامل نتایج برای قطعاتی که با شیوه های گوناگون زیر بار کشش، فشار و برش قرار می گیرند، بررسی و راستی آزمایی شوند.روش ها: سه آمیزه لاستیکی بر پایه کائوچوی SBR با مقادیر مختلف دوده ساخته شده و روی آن ها آزمون کشش تک محوری چرخه ای با دو سرعت بارگذاری-باربرداری و تراکم پذیری حجمی انجام شد. داده های به دست آمده برازش شده روی سه مدل مکانیکی که در آن ها رفتارهای ابرکشسان، گران رو و نرم شدگی تنش لحاظ شده بود، قرارگرفته و پارامترهای هر مدل به دست آمدند. انتخاب این مدل ها بر اساس پژوهش های پیشین انجام شد. به دنبال آن ابتدا تک محوری بودن آزمون کشش استفاده شده راستی آزمایی شد و سپس این پارامترها برای شبیه سازی قطعه استوانه ای ساخته شده از آمیزه های مزبور به کمک روش جزء محدود زیر بار فشاری-تماسی قرارگرفتند. نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های تجربی به دست آمده از آزمون انجام شده روی این نمونه ها، مقایسه شدند.یافته ها: نتایج نشان داد، اثربخشی یک مدل در پیش بینی رفتار تنش-کرنش یا تنش-زمان در یک حالت یا شیوه بارگذاری تضمینی برای رسیدن به همان دقت در سایر شیوه های بارگذاری نیست. طبق نتیجه این مطالعه، برای پیش بینی دقیق تر باید از معادله پیچیده غیرخطی استفاده کرد. در این مدل ها باید افزون بر درنظرگرفتن رفتارهای ابرگران روکشسان و نرم شدگی تنش، از مدلی که رفتار شبکه پرکننده-پرکننده را نیز درنظر بگیرد، به ویژه برای آمیزه های دارای مقادیر زیاد دوده استفاده شود. به طور مشخص در این کار نشان داده شد، بیشترین دقت به مدلی مربوط است که در آن رفتار گران رو کشسان پرکننده-پرکننده به صورت جداگانه از رفتار گران روکشسان آمیزه پلیمر درنظر گرفته شده باشد.

فرضیه : جادادن انواع مختلف نانوذرات به ویژه نانوذرات فلز اکسید در زیرآیند نانوالیاف پلیمری سبب افزایش خواص لایه نانولیفی می شود. در این پژوهش از سیتریک اسید به عنوان عامل ایجاد اتصال عرضی دوست دار محیط زیست برای کاهش خاصیت آب دوستی لایه کیتوسان-پلی (وینیل الکل) استفاده شد. از نانوذرات سریم اکسید (نانوسریا) به عنوان عامل ضد اکسنده و ضدباکتری به منظور افزایش قابلیت های زیستی لایه در کاربردهای ترمیم زخم استفاده شد.روش ها: بدین منظور محلول های ترکیبی کیتوسان (CS)-پلی ( وینیل الکل) (PVA)-سیتریک اسید (CA) با نسبت های وزنی 0.5:1:1 و 2:3:1 (CS:PVA:CA) تهیه و پس از الکتروریسی و تعیین نمونه بهینه، نانوسریا (CeO2) در محلول بهینه بارگذاری و الکتروریسی شدند. سپس، خواص شکل شناسی فیزیکی، زاویه تماس، یاخته سازگاری، نبود سمیت یاخته ای و خاصیت ضدباکتریایی لایه های حاصل بررسی شد. یافته ها: بررسی های فیزیکی-شکل شناسی نشان می دهد، نمونه CS:PVA:CA با نسبت 2:3:1 الکتروریسی شده  در ولتاژ 15kV  و فاصله 18cmبا قطر متوسط  29±175nm بهینه بوده و زاویه تماس حدود °42 نشان دهنده کاهش مناسب خاصیت آب دوستی و امکان حفظ تمامیت فیزیکی لایه است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی شکل شناسی بدون دانه تسبیحی با قطر متوسط38±274nm برای لایه نانولیفی CS:PVA:CA دارای %5/1 از NCeO2 را نشان داد. وجود نانوسریا در نمودار EDS و برهم کنش های بین گروه های عاملی در طیف های FTIR دیده شد. نتایج آزمون کشت یاخته ای حاکی از رشد و تکثیر مناسب یاخته های فیبروبلاست روی نمونه های بدون نانوسریا و دارای نانوسریاست. نتیجه آزمون MTT تأییدکننده نبود سمیت در هر دو نمونه است. بررسی های ضدباکتری نشان دهنده بهبود فعالیت ضدباکتری نانوالیاف دارای سریم اکسید در برابر هر دو سویه باکتری گرم مثبت و گرم منفی است. به طور کلی نتایج نشان داد، وجود نانوسریا در نانوالیاف الکتروریسی شده کیتوسان-پلی (وینیل الکل)-سیتریک اسید به وضوح سبب بهبود خواص زیستی به ویژه رفتار ضدباکتریایی لایه نانولیفی به دست آمده شده است که می تواند به عنوان زخم پوش مناسب برای کاربرد در ترمیم زخم استفاده شود.

فرضیه: برای افزایش خواص سدی پلی اتیلن پرچگالی می توان از لایه نانوکامپوزیتی شامل نانوذرات صفحه ای گرافن و روش هم گذاری لایه به لایه استفاده کرد. نانوذرات صفحه ای به دلیل ایجاد مسیر پیچ در پیچ موجب کاهش نفوذ گازها از زیرآیند پلی اتیلن می شوند. روش ها: در این پژوهش از دو روش برای افزایش خواص سدی استفاده شده و نتایج با یکدیگر مقایسه شدند. در روش اول، لایه نازک نانوکامپوزیتی متشکل از نانوذرات گرافن اکسید و پلی(وینیل الکل) روی سطح فیلم پلی اتیلنی به وسیله فیلم کش پوشش داده شد. متغیرهای مؤثر در این روش درصد جرمی ذرات گرافن اکسید در پلی(وینیل الکل) و نیز ضخامت لایه نانوکامپوزیتی بود. در روش دوم، هم گذاری لایه به لایه به کار گرفته شد. از محلول کیتوسان به دلیل بار مثبت و سامانه تعلیقی گرافن اکسید داخل آب به عنوان بار منفی استفاده شد.یافته ها: در نمونه های با پوشش نانوکامپوزیت از پلی(وینیل الکل) ( 10µm) مقدار عبور اکسیژن به شدت کاهش یافت و به cm3m2bar 3 رسید. این کاهش با توجه به ساختار پلی(وینیل الکل) و سدگری ذاتی آن مورد انتظار بود. با اضافه کردن گرافن اکسید به پلی(وینیل الکل)، مقادیر تراوایی کمی کاهش را نشان داده و به حدود 0.8cm3m2bar رسید. تحلیل های آماری بر اساس پاسخ سطح برای روش لایه گذاری نشان داد که تراوایی تابع pH، تعداد دولایه ها و غلظت گرافن است. در pHهای زیاد صفحه های گرافن اکسید شکل صاف و کشیده تری به خود گرفته و احتمال کلوخگی بیشتر است که این موضوع موجب افزایش تراوایی می شود.