پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
سال:1396 | دوره:1 | شماره:1 (پیاپی 1) |تعداد مقالات:6

جذب سامانه های پلیمری بر روی سنگ مخازن نفتی با تغییر ترشوندگی سطح، سبب بهبود بازیافت نفت و کاهش تولید آب ناخواسته می شود. در پژوهش حاضر، رفتار جذب سامانه های رقیق پلیمری بر پایه پلی اکریل آمید سولفونه بر روی سطح ذرات شیشه (به عنوان نمادی از سطح مخازن ماسه سنگی) و همچنین تاثیر این پدیده بر تغییر خواص سطحی این ذرات بررسی شد. نتایج آزمون های انجام شده نشان داد که سامانه های شبکه ای شده پلی اکریل آمید سولفونه رقیق، نسبت به محلول پلی اکریل آمید سولفونه، جذب کمتری بر روی سطح شیشه دارند. همچنین آزمون های زاویه تماس نیز نشان داد که تاثیر سامانه های شبکه ای شده بر تغییر خواص سطحی ذرات شیشه کمتر از محلول پلی اکریل آمید سولفونه است. علاوه بر این، مشخص شد که مدل هم دمای جذب لانگمویر (Langmuir Isotherm) بهتر از مدل فرندلیش (Freundlich Isotherm) با داده های آزمایشگاهی جذب سامانه های تهیه شده تطابق دارد. همچنین بررسی ترمودینامیک جذب نشان داد که جذب این سامانه ها بر روی سطح شیشه فرایندی خودبه خودی و گرمازا است.

فرایند همودیالیز به منظور تصفیه خون بیمارانی که مبتلا به نارسایی کلیه هستند، مورد استفاده قرار می گیرد. غشاهای همودیالیز معمولاً از پلی اترسولفون هستند که در کنار مزایای ویژه، آب گریزی آن سبب کاهش شدید زیست سازگاری غشای مورد استفاده می شود. در اثر تماس خون با غشاهای همودیالیز پلی اترسولفون، پروتئین های خون جذب سطح غشا شده و با تشکیل یک لایه پروتئینی سبب بروز مشکلاتی نظیر چسبندگی پلاکت ها و انعقاد سلول های خون می شود. امروزه با استفاده از روش های اصلاحی، آب دوستی و زیست سازگاری غشاهای پلی اترسولفونی را افزایش می دهند. در این تحقیق به منظور بهبود آب دوستی و جلوگیری از گرفتگی غشاهای پلی اترسولفون از کوپلیمر سه بلوکی دوگانه دوست پلورونیک اف-127 به صورت پلی اتیلن اکسید-پلی پروپیلن اکسید-پلی اتیلن اکسید به عنوان افزودنی در ساخت غشا استفاده شده است. در این کوپلیمر جزء آب گریز پلی پروپیلن اکسید باعث چسبندگی پلورونیک به زمینه پلی اترسولفونی شده و جزء آب دوست پلی اتیلن اکسید سبب آب دوستی غشا می شوند. به منظور بررسی وجود یا عدم وجود پلورونیک اف-127 در غشاهای ساخته شده، آزمون طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه مورد استفاده قرار گرفت. همچنین برای بررسی عملکرد غشاها به منظور دست یابی به بهترین درصد پلورونیک اف-127، این غشاها تحت آزمون زاویه تماس با آب، استحکام مکانیکی و آزمایش های صافش قرار گرفتند. برای بررسی ریزساختار غشاها نیز از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش پلورونیک اف-127 اندازه حفرات غشا افزایش و زاویه تماس کاهش یافته و در نتیجه شار عبوری غشا تا L/m2h554 افزایش می یابد. خواص مکانیکی غشاها با افزودن پلورونیک اف-127 به زمینه غشا با افت شدید مواجه می شود. نسبت بازیابی شار غشاهای پلی اترسولفون/پلورونیک اف-127 نسبت به غشاهای پلی اترسولفون خالص تا %12 افزایش داشته است.

در سال های اخیر، تهیه سازه های لیفی ایروژلی منعطف، مستحکم و دوست دار محیط زیست، مورد توجه محققان قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، سازه لیفی جدید سیلیکاایروژل/الیاف بازالت برای اولین بار با استفاده از الیاف بازالت و نانوساختار سیلیکاایروژل بر اساس فرآیند سل-ژل دومرحله ای و روش خشک کردن در فشار محیط و با غوطه ورسازی لایه ی الیاف بازالت در سل سیلیکا تهیه شد. ذرات نانوساختار سیلیکاایروژل با استفاده از آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی میدان وسیع (FE-SEM) و جذب و واجذب نیتروژن، شناسایی و گروه های شیمیایی، خواص آب گریزی و زبری سطح الیاف بازالت و سازه با استفاده از آزمون های مختلف شامل آزمون طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، زاویه تماس و زبری سطح بررسی شد. نتایج نشان دادکه ذرات نانوساختار سیلیکاایروژل حاصل، چگالی g/cm3 34/0، تخلخل 85% و سطح مخصوص m2/g 750 دارند. اندازه حفرات در محدوده 2-22 نانومتر بوده و میانگین آن ها 5/1± 7 نانومتر است. بررسی ریخت شناسی الیاف و سازه حاصل نشان داد که تشکیل ذرات نانوساختار سیلیکاایروژل و پوشش آن ها بر سطح الیاف بازالت در اثر فرایند سنتز سل-ژل به طور موثری صورت گرفته و منجر به ایجاد خواص آب گریزی شدید در الیاف بازالت آب دوست شده است. به طوری که زاویه تماس الیاف بازالت با آب از 0 درجه به 114 درجه در سازه حاصل افزایش پیدا کرد. همچنین زبری سطح الیاف بازالت در اثر پوشش دهی با سیلیکاایروژل، به میزان قابل ملاحظه ای افزایش یافته و افزایش حجم سل در تهیه سازه حاصل منجر به پوشش دهی بیشتر سطح الیاف بازالت با ذرات سیلیکاایروژل شده و بنابراین افزایش زبری سطح الیاف از 6/3 به 11 میکرومتر را درپی داشت.

واشرهای حلقه ای مقاوم به روغن های هیدرولیک بر پایه لاستیک آکریلونیتریل بوتادین(NBR) تقویت شده با نانورس(Nanoclay) مطابق با استاندارد هوایی Aerospace Material Specification (AMS) 7272 تولید شدند. تولید نانوکامپوزیت ها شامل مراحل آمیزه سازی و تهیه نانوکامپوزیت با خواص بهینه از نظر حداقل مقدار دوده مورد مصرف، حداقل مقدار نانورس، بالاترین خواص مکانیکی مطابق با استاندارد مذکور، سپس طراحی و ساخت قالب و در نهایت تولید صنعتی آن است. در مرحله آمیزه سازی، نانوکامپوزیت برپایه لاستیک و نانورس از نظر خواص مکانیکی و ریخت شناسی با استفاده از عامل سازگارکننده رزورسینول و هگزامتیلن تترامین و استفاده از روش پیمانه اصلی(Master batch) برای اختلاط، بهینه شد. به منظور بررسی تاثیر عامل سازگارکننده و شرایط اختلاط از روش های شناسایی تحلیل اشعه ایکس، منحنی های پخت و آزمون های خواص مکانیکی استفاده شد. نتایج تحلیل اشعه ایکس نشان دادند که عامل سازگارکننده با استفاده از برهم کنش با زمینه لاستیکی و ذرات نانورس موجب تسهیل نفوذ زنجیرهای لاستیک در میان صفحات سیلیکاتی شده و پراکنش آن ها را در فاز زمینه بهتر می کند. نتایج پخت نانوکامپوزیت نشان داد که افزودن نانورس به لاستیک اکریلونیتریل بوتادین موجب کاهش زمان برشتگی و افزایش سرعت پخت می شود. همچنین نتایج نشان داد که عامل سازگارکننده به دلیل بهبود پراکنش نانورس در زمینه لاستیکی موجب کاهش بیشتر در زمان برشتگی و افزایش سرعت پخت لاستیک می شود. در نتیجه نانوکامپوزیت های حاوی سازگارکننده نسبت به نانوکامپوزیت های مشابه معمولی، استحکام مکانیکی بالاتر، به ویژه در ازدیاد طول های بالا نشان می دهند.

در این پژوهش، اسفنج های سلول بسته لاستیک NR با درصد های مختلف دوده توسط روش تک مرحله ای و با استفاده از قالب گیری فشاری تولید شده، ریخت شناسی، خواص فیزیکی و مکانیکی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. چگالی اسفنج های تولید شده در این پژوهش مستقل از درصد دوده به دست آمد که از مزایای تولید اسفنج به روش یک مرحله ای بوده و بر خلاف نتایج سایر مطالعات گزارش شده است. مطالعه رفتار پخت آمیزه اسفنج ها نشان داد که افزایش دوده از مقدار 0 تا phr30 باعث افزایش مقدار پخت از mol/cm35-10 ×5/6 به mol/cm3 5-10×3/8، افزایش سرعت پخت از (/min%) 1/16 به (/min%) 2/23، کاهش زمان پخت از 2/9 به 8/5 دقیقه و هم چنین افزایش گشتاور نهایی از 8/5 بهNm 4/10 شد. نتایج مطالعه ریز ساختار اسفنج ها با استفاده از میکروسکوپ نوری روبشی (SEM) نشان داد که دوده به عنوان عامل هسته گذار عمل کرده و چگالی سلولی را از N/cm38به N/cm3140 افزایش داده است. هم چنین باعث کاهش اندازه سلول ها از µ m579 به µ m255 شده است. افزایش درصد دوده در اسفنج تولید شده، باعث کاهش اندازه سلول ها و هم چنین افزایش خواص ماتریس لاستیکی شد. این امر به افزایش مدول و سختی اسفنج به ترتیب به میزان MPa 8/0 و shore A 40 منجر شد. رفتار جذب و انعکاس امواج صدا نشان داد که اسفنج های لاستیکی بیش از %90 امواج صدا را منعکس کرده و حدود %10 امواج را جذب می کنند.

در این پژوهش، پوشش هاینانوکامپوزیتی برپایه اپوکسیحاوی نانو صفحات اصلاح نشده اکسیدگرافن و اکسیدگرافن اصلاح شده با نشاسته تهیه و به کمک طیف سنجی مادون قرمز شناسایی شده و رفتار شبکه ای شدن آن هابا استفاده از داده های آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی غیر هم دما مطالعه شده است. این نانوکامپوزیت ها، به دلیل دارا بودننانوذرات صفحه ای و منشا آلی، می توانند به عنوان پوششسطح فلزات در صنایع مختلف استفاده شوند. دلیل استفاده از نشاسته، طبیعی بودن آن و نیز فراوانی گروه های هیدروکسیل در ساختار آن است که می توانند با حلقه اپوکسی وارد واکنش پخت یا شبکه ای شدن شوند. سامانه های اپوکسی خالص دارای عامل پخت آمینی و نیز سامانه های کامپوزیتی حاوی رزین اپوکسی، عامل پخت آمینی و نانوصفحات اکسیدگرافن اصلاح نشده یااصلاح شده با نشاسته در نرخ های حرارتی مختلف پخت شده اند تا رفتار حرارتی آن ها به دست آید. تغییر نرخ گرمایش در آزمون مذکور سبب تغییر دمای آغاز و دمای اوج منحنی های گرمازا شده و گرمای واکنش نیز به تبع آن تغییر می کند. مشاهده شد که حضور نانوصفحات اکسیدگرافن، واکنش های شبکه ای شدن را به تاخیر می اندازد. حال آنکه اصلاح سطحی آن ها با پلیمر طبیعی نشاسته از طریق نقش کاتالیزوری، این میزان تاخیر را جبران نموده و چگالی شبکه ای شدن سامانه بالا می رود.