پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
سال:1398 | دوره:3 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

در سال های اخیر به دلیل توجه افکار عمومی به مسئله محیط زیست از طرفی و قوانین سخت گیرانه وضع شده برای حفاظت از محیط زیست از طرف دیگر، موجب شده است که روش های دوست دار محیط برای تولید نانوذرات مورد توجه قرار گیرند. از این رو در تحقیق پیش رو نانوذارت یک اکسید ترکیبی شامل سریم و زیرکونیم (Cex-Zr1-xO2) در محیط آب فوق بحرانی تولید شدند. نانوذرات تولیدشده به کمک آزمون های مختلف نظیر پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از این آزمون ها نشان داد که نانوذراتی ریز با متوسط اندازه nm3± 13، با درجه بلورینگی بالا و توزیع اندازه ذرات و سطح ویژه مناسب با روش آب فوق بحرانی تولید شده است. همچنین با استفاده از آزمون کاهش برنامه ریزی شده دمایی توسط هیدروژن (H2-TPR) ظرفیت ذخیره سازی اکسیژن بالایی در حدود mmol O2/g 25/1 تخمین زده شد. با توجه به این نتایج، نانوذرات به دست آمده می تواند گزینه مناسبی برای کاتالیست فرآیندهای اکسیداسیون و همچنین کاتالیست سه گانه مورداستفاده جهت کاهش آلایندگی گازهای خروجی از اگزوز خودروها باشد.

استفاده از تایرهای فرسوده برای بازیافت انرژی و ترکیبات آنها یک راه حل کاربردی برای حفاظت از محیط زیست و بازیافت مواد و انرژی می باشد. در این تحقیق, هدف بررسی فرایند پیرولیز تایر و همچنین فرایند پیرولیز همزمان تایر و مازوت می-باشد. در اینجا, تاثیر شرایط عملیاتی مختلف مانند دما, دبی حجمی گاز نیتروژن, نرخ حرارت دهی و اندازه قطعات تایر بر میزان و خواص فیزیکی محصولات تولیدی این فرایندها مورد بررسی قرار گرفته است. شرایط عملیاتی بهینه برای انجام این آزمایشات به ترتیب شامل دمای C 420, دبی حجمی گاز نیتروژن برابر ml/min100 و نرخ حرارت دهی C/min3 بدست-آمده است. بیشترین میزان محصول مایع تولیدی در فرایند پیرولیز تایر مستعمل با استفاده از خوراک با اندازه قطعات cm30. 5×2×4 حاصل شد که برابر 43. 3 درصد وزنی می باشد. در مقابل, بیشترین محصول مایع تولیدی در فرایند پیرولیز همزمان تایر و مازوت نیز با استفاده از قطعات تایر با اندازه قطعات cm30. 5×4×4 بدست آمده که برابر 52. 3 درصد وزنی است. در این پژوهش خواص فیزیکی محصولات مایع تولیدی دو فرایند پیرولیز تایر و کوپیرولیز تایر و مازوت نظیر ویسکوزیته سینماتیک, دانسیته و ضریب شکست و جرم مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است.

با توجه به پژوهش های انجام شده روی رفتار شیمی-رئولوژیکی ماده مرکب پرانرژی، دوغاب ماده مرکب پرانرژی بر پایه HTPB باید در پایان اختلاط دارای گرانروی مناسبی جهت سهولت ریخته گری باشد. به عبارت دیگر بازه زمانی موجود برای ریخته گری ماده مرکب پرانرژی پس از افزودن عامل پخت را عمرکاربری گویند. عمرکاربری طولانی برای سیستم محمل HTPB به منظور سهولت فرآیند پذیری و تولید توده ماده مرکب پرانرژی بدون نقص ضروری می باشد. در کنار عمرکاربری بالا بایستی به خواص فیزیکی-مکانیکی ماده مرکب پرانرژی بر پایه HTPB نیز توجه کرد. در پژوهش حاضر اثر نوع (ساختار) عامل پخت، دمای ریخته گری و مقدار کنشیار پخت DBTDL، بر رفتار شیمی-رئولوژیکی سیستم محمل و خواص فیزیکی-مکانیکی مواد مرکب پرانرژی بر پایه HTPB مورد بررسی قرار گرفت. سه نوع عامل پخت TDI، IPDI و HDI انتخاب شدند تا اثر ساختار مولکولی بر عمرکاربری سیستم محمل و دوغاب آن و همچنین بر خواص مکانیکی مواد مرکب پرانرژی بررسی شود. همچنین، دماهای ˚ C 40، 50 و 60 جهت بررسی اثر دمای ریخته گری بر رفتار شیمی-رئولوژیکی در نظر گرفته شدند. نتایج بررسی اثر دما نشان داد با هر ˚ C 10 کاهش دمای ریخته گری، حدود min 10 عمرکاربری سیستم محمل (IPDI و TDI) افزایش می یابد. عمرکاربری سیستم محمل و دوغاب ماده مرکب پرانرژی برپایه IPDI در حضور مقدار بهینه از کنشیار DBTDL (% 005/0)، در دماهای یکسان نسبت به دو عامل پخت دیگر، طولانی-ترین عمرکاربری را ارائه کرد. بر اساس نتایج، الاستومر و ماده مرکب پرانرژی بر پایه IPDI بیشترین چگالی اتصالات عرضی را نسبت به سایر عوامل پخت دارد؛ همچنین ماده مرکب پرانرژی بر پایه IPDI بیشترین مدول و چگالی اتصالات عرضی را با حفظ استحکام کششی و ازدیاد طول مناسب، نسبت به سایر عوامل پخت دارد.

در سال های گذشته، مطالعات بسیاری در زمینه شناسایی و تشخیص ترکیبات آلی فرار صورت گرفته است. شناسایی این ترکیبات فرار در صنایع متعددی مانند کنترل آلودگی هوا، کنترل کیفیت هوا، بسته بندی مواد غذایی، کنترل کیفیت مواد غذایی، تشخیص بیماری ها، کشاورزی و. . . مورد توجه قرار گرفته است. با وجود این پژوهش ها حساسیت و انتخاب پذیری حسگرهای شناسایی ترکیبات فرار نیازمند بهبود می باشند. در این پژوهش لایه حساس کامپوزیت پلیمری رسانا بر پایه پلی (لاکتیک اسید) به عنوان ماتریس و نانولوله های کربنی به عنوان فاز رسانای پراکنده جهت شناسایی بخارات آلی فرار تهیه شده است. برای این منظور فیلم متخلخل کامپوزیتی به کمک روش جدایی فازی القایی خشک توسط ضدحلال آماده گردیده است. در این ساختار از حلال کلروفرم (با دمای جوش پایین و فراریت بیشتر) و ضدحلال اتانول (با دمای جوش بالاتر و فراریت کم تر) استفاده شده است. ساختار به دست آمد جهت شناسایی بخارات متانول، تولوئن و کلروفرم مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار و مورفولوژی کامپوزیت متخلخل تهیه شده توسط تست های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون اندازه گیری سطح ویژه سه نقطه ای (BET) مورد مطالعه و بررسی گرفتند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که فرآیند جدایی فازی القایی منجر به تشکیل ساختار متخلخل با مورفولوژی سلول باز شده است. میزان سطح ویژه بدست آمده برای فیلم کامپوزیت پلیمری تهیه شده برابر با 3/22 m2gr-1 می باشد که در مقایسه با نمونه های متراکم نشان دهنده افزایش چشم گیر میزان سطح ویژه می باشد. نتایج تست بخار نشان دهنده بهبود چشم گیر پاسخ نمونه های متخلخل در مقایسه با نمونه های متراکم می باشد. به طوری که نمونه متراکم در مقابل غلظت 100 ppm از بخار تولوئن هیچ پاسخی نشان نمی دهد در حالی که نمونه متخلخل در مقابل همان غلظت پاسخی در حدود 14/0 % نشان می دهد. علت این مساله را می توان به افزایش سطح ویژه لایه حساس و بهبود ضریب نفوذ مولکول های بخار و افزایش امکان دسترسی آن ها به سایت های فعال حسگر دانست. همچنین روند پاسخ و انتخاب پذیری حسگر به دست آمده در مقابل بخارات هدف براساس پارامترهای ترمودینامیکی مانند پارامتر برهم کنش فلوری-هاگینز و پارامتر حلالیت هنسن مورد مطالعه قرار گرفته است.

تراوایی و انتخاب پذیری دو عامل مهم در استفاده از غشاهای پلیمری در فرآیندهای جداسازی گاز هستند. لذا امروزه اصلاح و بهبود غشاها جهت افزایش این دو پارامتر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به منظور بهبود عملکرد غشاهای پلیمری، به سنتز غشاهای مرکب دو جزیی متشکل از Pebax® 1657 و PVA در جداسازی گاز CO2 پرداخته شد و اثرات ناشی از درصدهای وزنی متفاوت PVA در شبکه پلیمر Pebax بر ساختار، مورفولوژِی و خواص گاز تراوایی غشاهای حاصله مورد ارزیابی قرار گرفت. تغییر در پیوندهای شیمیایی، میزان بلورینگی و مورفولوژی سطح مقطع غشاها به ترتیب به وسیله طیف سنجی مادون قرمز(FTIR)، میکروسکوپ الکترونی پویشی گسیل میدانی(FESEM) و آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی(DSC) بررسی شد. نتایج آزمون حرارتی حاکی از افزایش بلورینگی و دمای انتقال شیشه ای در ازای افزودن 5 الی 15 درصد وزنی PVA بوده است. اما با افزایش محتوی PVA به 20درصد وزنی، بلورینگی کاهش یافت. تصاویر میکروسکوپی برای غشا Pebax خالص یک سطح مقطع یکنواخت و عاری از هرگونه عیب و نقص را نشان داده است اما با افزودن PVA، شیارها و ساختارهای غارگونه ای در سطح مقطع غشاهای مرکب مشاهده شد. عملکرد غشاها در جداسازی CO2/N2 غشاها با استفاده از سامانه حجم ثابت در دمای° C 30 و فشار خوراک 2، 6 وbar10 اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده نشان داد که تراوایی CO2 در غشاهای مرکب با افزایش محتوی PVA در غشا Pebax بهبود یافت. به طوری که بهترین تراواییCO2 برابر با Barrer 204. 64 بوده است که در فشار bar 10 و توسط غشای Pebax/PVA (20 wt. %) حاصل شد. علاوه بر این غشای مرکب حاوی 15 درصد وزنی PVA بیشترین گزینش پذیری CO2/N2 را با مقدار 100. 21 و در فشار bar 10 و دمای ° C30 نشان داد.

بیماری پارکینسون نوعی بیماری تحلیل برنده عصبی است که بدلیل وجود سد-خونی مغز درمان پذیر نمی باشد. عامل درمان این بیماری ملکول دوپامین است که با وجود در دسترس بودن برای پارکینسون قابل استفاده نمی باشد. هدف از این پژوهش تهیه نانوسامانه ی زیست تخریب پذیر حاوی دوپامین برای عبور از سد-خونی مغز است. از روش پلیمریزاسیون یونی و حلال برای ساخت نانوسامانه و بارگذاری دارو در آن استفاده شد. اندازه، بار سطحی و پراکنش نانوسامانه حاوی دارو همچنین بارگذاری و رهایش دارو از سامانه در pH هفت، بدست آمد. نانوذرات کروی و سطح ناصاف داشتند. پیک ها و ترموگرام های تهیه شده از طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه تایید کرد که پلیمریزاسیون رخ داده و دارو در پلیمر به صورت فیزیکی کپسوله شده است. نتایج حاصل از کروماتوگرافی کارکرد بالا برای، درصد بارگذاری و کپسوله شدن دارو در نانوسامانه ی پلیمری به ترتیب 35 و 52 درصد وزنی حجمی گزارش شد. همچنین بررسی رهایش دارو از نانوسامانه نیز نشان داد که پس از 51 ساعت بیش از بیست درصد دارو بارگذاری شده از نانوسامانه رهایش داشت. نتایج ارزیابی اندازه-ی نانو سامانه ی پلیمری حاوی و فاقد دارو با دستگاه های اندازه گیری اندازه و بار ذرات و میکروسکوپ الکترونی پویشی نشان داد که میانگین اندازه ی نانوسامانه فاقد دارو 90 نانومتر و حاوی دارو 120 نانومتر است. همچنین بار سطحی نانوسامانه با دستگاه اندازه گیری بار ذرات 61/7-به دست آمد که برای عبور نانوسامانه حاوی دارو از مغز مناسب بود. به طور کلی تمامی ویژگی های ثبت شده برای انتقال دوپامین به عنوان بهترین روش درمانی پارکینسون با نانوسامانه ی پلی مری پلی بوتیل سیانواکریلات مناسب گزارش شد.