پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
سال:1397 | دوره:2 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

در این پژوهش نقش دمای خشک کردن و فشار مکانیکی بر ساختار سطحی و خواص دینامیکی فیلم نانوساختار پلی آنیلین (PAni)مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا PAni طی فرآیند پلیمریزاسیون آنیلین در حضور آمونیوم پرسولفات در محیط اسیدی سنتز و در حلال نرمال متیل-2-پیرولیدین حل شد. محلول بدست آمده به روش لایه نشانی غوطه وری به صورت فیلم نانوساختار روی زیر لایه شیشه ای از جنس کوارتز لایه نشانی شده و خشک گردید. نتایج آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد با افزایش دمای خشک کردن ساختار سطحی فیلم از حالت فیبری به شبکه ای متقاطع بهم پیوسته در می آید. تصاویر میکروسکوپ عبوری نشان دادند قطر ساختارهای فیبری شکل در دمای 318 و K 418 به ترتیب 18 و 30 نانومتر است. آنالیز نیروی اتمی نشان داد میزان متوسط زبری سطحی فیلم PAniدر دمایK 318 بدون اعمال فشار مکانیکی 63 نانومتر و در فشار 5 مگاپاسکال به کمتر از 35 نانومتر می رسد. آزمایشات آنالیز دینامیکی-مکانیکی-حرارتی نشان دادند دمای انتقال شیشه ای فیلم PAni تهیه شده بدون اعمال فشار مکانیکی و فیلم تهیه شده در فشار 5 مگاپاسکال به ترتیب برابر 386 و K 378 است. آزمون میکروسکوپ نیروی اتمی به روش دندانه گذاری در مقیاس نانومتری جهت تعیین مقادیر سختی، مدول کشسانی و ضریب پوآسون فیلم PAni بکار گرفته شد. بررسی وابستگی دمایی و فشار اعمال شده روی سطح فیلم در تعیین خواص گرانروکشسان فیلم PAni می تواند اطلاعات مناسبی در خصوص میزان مدول ذخیره و مدول اتلاف فیلم و انرژی فعالسازی لایه پلیمری طی فرآیند تجزیه گرمایی در اختیار خواننده قرار دهد.

تتولید الیاف در مقیاس نانومتری (نانوالیاف) سطح تماس بسیار زیادی را ایجاد می کند و موجب بهبود خواص آن ها نسبت به الیاف معمول می شود. الکتروریسی یک روش نسبتاٌ ساده و موًثر برای سنتز نانوالیاف با قطرهای مختلف است. با تغییر عوامل تاثیرگذار بر فرایند الکتروریسی شامل متغیرهای محیطی، دستگاهی و محلول، می توان الیافی با مورفولوژی مختلف تولید کرد. پلی وینیل الکل (PVA) به دلیل پایداری حرارتی بالا، زیست سازگاری، غیر سمی بودن و حلالیت در آب مورد توجه واقع شده است. افزودن بنتونیت به PVA باعث بهبود خواص آن می شود. در این پژوهش برای تهیه غشاء نانوالیاف PVA و نانوبنتونیت، مقادیر بهینه سه متغیر مؤثر بر فرایند شامل ولتاژ، نرخ تغذیه و غلظت بنتونیت بر اساس موفولوژی و خواص مکانیکی نانوالیاف تعیین شد. نتایج نشان داد که در شرایط ولتاژ kV 11، نرخ تغذیه mL/h 5/0 و غلظت بنتونیت w/w 3% الیافی با مناسب ترین موفولوژی و بیشترین استحکام بدست می آید. در این شرایط نانوالیاف تولیدی قطری برابر 243 نانومتر با انحراف معیار 0551/0 و تحمل کشش MPa 64/7را دارند. نتایج این مطالعه نشان داد که افزودن مقدار کمی بتنونیت به PVA باعث استحکام بیشتر نانوالیاف تولیدی می شود. در اثر افزودن بنتونیت قطر نانوالیاف از 308 به 243 نانومتر کاهش می یابد. بنابراین نانوالیاف کامپوزیتی PVA/نانوبنتونیت تولید شده یک غشا مناسب برای تصفیه آب است.

متیل ترشیوبوتیل اتر (MTBE) به عنوان بالابرنده عدد اکتان بنزین در بسیاری از کشورها مورد استفاده قرار گرفته ولی پس از طی مدت زمان کوتاهی بدلیل جذب بسیار زیاد در آب و احتمال ورود به آب های زیر زمینی، مصرف آن در کشورهای توسعه یافته ممنوع شده است. در این پژوهش برای اولین بار، جهت کاهش اثرات نامطلوب زیست محیطی استفاده از MTBE، کپسوله نمودن آن و کنترل آزادسازی در موتور خودرو و هنگام احتراق مورد توجه قرار گرفت. بدین منظور پلیمریزاسیون مینی امولسیونی معکوس مونومر متیل متاکریلات(MMA) در حضور MTBE و در محیط سیکلوهگزان به روش روغن/ آب / روغن انجام شد. نانوکپسول پلی متیل متاکریلات/ MTBE در نسبتهای وزنی 5/0، 1، 2 از MTBE به متیل متاکریلات (R=MTBE/MMA) سنتز گردید. اثر تغییر مقادیر R بر درصد تبدیل پلیمریزاسیون، راندمان کپسوله کردن MTBE و مورفولوژی کپسولها بررسی گردید. تغییر نسبت R از 5/0 تا 2 این امکان را فراهم نمود تا سایز کپسول ها در محدوده 50 تا 500 نانومتر کنترل شود. شروع محدوده تخریب MTBE خالص از 130 درجه سانتیگراد در حالت بدون وجود پوسته پلیمری به 250 درجه افزایش یافت و باعث شد تا آزاد سازی هسته بوسیله حرارت و از دمای 250 درجه آغاز شود. با افزودن 5/1% کپسولها به بنزین، علاوه بر کنترل آزادسازی MTBE در موتور خودرو، عدد اکتان 5 واحد افزایش یافت. با توجه به نتایج بدست آمده، پلیمریزاسیون مینی امولسیونی معکوس روش مناسبی برای کپسوله کردن و کاهش اثرات زیست محیطی MTBE بوسیله محدود نمودن تماس آن با محیط می باشد.

در سال های اخیر با پیشرفت علم نانو، بسیاری از محققین به استفاده از این مواد برای حل مشکلات موجود در بخش های مختلف صنعت نفت روی آورده اند. نانو سیال های تهیه شده با این مواد می توانند جدایش نفت و گاز در داخل مخزن را تسهیل نمود و میزان برداشت نفت را نسبت به روش های فعلی افزایش دهند. لذا در این پژوهش اثر نانو ذرات خاک رس بر روی ضریب برداشت نفت مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از دو سیال پایه مختلف آب و اتانول برای پخش شدن نانو ذرات در آن ها استفاده شد. اثر افزودن نانو ذرات خاک رس بر روی تغییرات گرانروی و کشش بین سطحی اندازه گیری شد. همچنین به منظور بررسی اثر غلظت نانو ذرات در سیال پایه بر روی ضریب برداشت نهایی نفت، نانو سیالات با 3 و 5 درصد وزنی نانو ذرات تهیه شدند. نتایج نشان دادند که اگرچه نانو سیالات حاوی نانو ذرات خاک رس پایداری کمی دارند اما در همین شرایط نیز با اضافه کردن آن ها به سیال پایه ضریب برداشت نفت افزایش چشمگیری داشت. همچنین اثر این نانو ذرات هنگامی که در سیال پایه آب پخش می شوند بیشتر از اتانول خواهد بود. به عنوان مثال در 5 درصد وزنی، ضریب برداشت نفت با نانو سیال پایه آبی 7/49 درصد و با نانو سیال پایه اتانولی 46 درصد است.

در این پژوهش، سه اندازه متفاوت ( µ m 100-300-500 ) از پودر لاستیک (تایر ضایعاتی) در فرمولاسیون چسب های اپوکسی-فنولیک استفاده شد. از اصلاح شیمیایی پودر تایر آسیابی به روش پیوند زنی مونومر آکریل آمید استفاده شد. به منظور جلوگیری از افت خاصیت مدول و استحکام در اثر افزودن پودر لاستیک به چسب، از میکروذرات سیلیکا استفاده شد. آزمایش توسط روش تاگوچی طراحی شد و در این آزمایش اثر ترکیب درصد پودر لاستیک، اندازه پودر لاستیک، ترکیب درصد پرکننده و ترکیب درصد رزین فنولیک بر خواص مکانیکی و حرارتی چسب های اپوکسی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی خواص مکانیکی چسب ها و همچنین خواص چسبندگی آن ها، نمونه های دمبلی شکل و اتصال تک لبه فلز (فولاد ضدزنگ) به کامپوزیت (رزین اپوکسی/ الیاف کربن) تهیه شد و از آن ها آزمون کشش گرفته شد. پایداری حرارتی و برهم کنش های بین سطحی، به ترتیب توسط آزمون های گرما وزن سنجی(TGA) و طیق سنجی انتقال فوریه (FTIR) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون کشش نمونه های اتصال فلز به کامپوزیت نشان داد که با افزودن هر یک از عوامل در سطح بهینه خود به چسب اپوکسی، خواص مکانیکی، شامل استحکام کششی-برشی، مدول و چقرمگی نسبت به نمونه های متصل شده با چسب اپوکسی خالص، به ترتیب. ترتیب به میزان 5/7%، 56/27% و 114% افزایش یافت. در نمونه های دمبلی شکل نیز کلیه خواص مکانیکی بهبود یافت. افزایش قابل توجهی در پایداری حرارتی چسب های ساخته شده نسبت به چسب اپوکسی خالص، حاصل شد.

در این مقاله عملکرد تعمیم شبکه های عصبی مصنوعی RBF بر داده های آزمایشگاهی بدست آمده بر تاثیر نانو ذرات Fe2O3، ZnO، TiO2، WO3و NiO در دما و کسرجرمی های مختلف بر گرانروی نفت خام مورد بررسی قرار گرفته است. مورفولوژی و پایداری نانوذرات با استفاده از آنالیز DLS و TEM بررسی شده، نتایج آنالیزها نشان داد که متوسط قطر نانوذرات از 10 تا 40 نانومتر برای اکسیدهای نانو ذرات مختلف تغییر می کند. روش جامعی جهت محاسبه مقدار بهینه گستردگی توابع گاوسین آیزوتروپیک همراه با الگوریتم ویژه ای برای آموزش شبکه های RBF ارائه شده است. نتایج این مطالعه مشخص می نماید که شبکه های عصبی RBF به دلیل دارا بودن مبانی علمی مستحکم و همچنین قابلیت فیلتر نمودن نویزها، از عملکرد مناسبی برخوردار است. با افزایش دما نسبت ویسکوزیته نانو سیال به سیال پایه کاهش می یابد. علاوه بر آن با افزایش درصد نانوذرات ویسکوزیته نسبی به طور چشمگیری افزایش می یابد. برای دماهای بالاتر از ° C50 ویسکوزیته نسبی کمتر از واحد به دست آمده که این نشان دهنده کاهش ویسکوزیته نانوسیال به سیال پایه می باشد.