علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1392 | دوره:26 | شماره:5 (پیاپی 127) |تعداد مقالات:7

در این مقاله، الیاف POY پلی (اتیلن ترفتالات) با نسبت های کشش مختلف در دمای محیط کشیده شدند تا مقادیر متفاوت از ساختارهای گذار (میانی) در آنها تشکیل شود. ساختار گذار از زنجیرهای پلیمری با نظم مزومورفیک تشکیل شده است که نقش مهمی در ساختار نهایی الیاف ایفا کرده است. بنابراین، مطالعه تغییرات ایجاد شده در بر اثر عملیات بعدی حائز اهمیت است. در مرحله بعد، نمونه های اولیه و نمونه های کشیده شده را در دو شرایط تنش و بدون تنش در معرض کربن دی اکسید ابربحرانی قرار داده و تغییرات ایجاد شده در ریز ساختار آنها با استفاده از روش های متداولی چون گرماسنجی پویشی تفاضلی، طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه، ضریب شکست مضاعف و خواص مکانیکی مطالعه شده است. سازگاری خوبی میان نتایج آزمون های مختلف مشاهده شد. مقایسه نتایج حاصل از طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه و گرماسنجی پویشی تفاضلی نشان داد، کشش نمونه ها در دمای محیط و همچنین افزایش نسبت کشش در آنها، منجر به افزایش مقدار زنجیرهای کشیده شده در نواحی بی نظم و در نتیجه آن مقدار ساختار گذار در نمونه ها می شود. همچنین نتایج آزمون ها نشان داد، با قراردادن نمونه ها در معرض سیال ابربحرانی، کربن دی اکسید در حجم آزاد و نواحی بی نظم نمونه ها جذب شده و در نتیجه منجر به افزایش تبلور و انتقال در ساختارهای گذار آنها می شود. نحوه قرارگرفتن نمونه در سیال ابربحرانی روی تغییرات ساختاری ایجاد شده در آن و همچنین روی انتقال ساختار گذار به نواحی بلوری یا بی نظم، موثراست. نمونه هایی که تحت تنش در معرض سیال ابربحرانی قرار گرفته اند، در مقایسه با نمونه هایی که در شرایط مشابه و بدون تنش عمل شده اند، درصد تبلور بیشتر و نواحی بی نظم متراکم تر و نیز مقدار ساختار گذار کمتری دارند. بنابراین می توان گفت، در معرض سیال ابربحرانی قرار گرفتن نمونه ها منجر به تغییرات ساختاری از قبیل تبلور، آرایش یافتگی و انتقالات میان شکلی در آنها می شود.

وجود یون فلوئورید در آب از نظر آثار مفید و مضر بر سلامت انسان مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این پژوهش، بررسی اثر نانو کامپوزیت هیدروژل بر پایه نشاسته-سدیم آکریلات-نانوذرات آلومینیم اکسید بر کارایی حذف فلوئورید از آب آشامیدنی و پساب های صنعتی است. آزمون ها در سامانه ناپیوسته و با تغییر فاکتورهای موثر مانند زمان تماس، غلظت اولیه یون فلوئورید در محلول، pH محلول، نسبت وزنی نشاسته به آکریلیک اسید و درصد وزنی نانوذرات آلومینیم اکسید در نانو کامپوزیت هیدروژل تهیه شده بر جذب تعادلی و دینامیک یون فلوئورید بررسی شده است. داده های همدمای جذب حاصل از این پژوهش با مدل لانگمویر و فروندلیچ و داده های سینتیک جذب با مدل های شبه درجه اول و شبه درجه دوم تطبیق داده شده است. نتایج نشان داد، pH بهینه برای جاذب در محدوده 5 تا 7 بوده است. همچنین کارایی حذف فلوئورید با کاهش غلظت اولیه آن افزایش یافته است. نانو کامپوزیت هیدروژل تهیه شده (4 درصد وزنی نانوذرات آلومینیم اکسید) در 6.8 و غلظت 5ppm از یون فلوئورید در مدت زمان 240min و در دمای 25oC، 60 درصد از مقدار اولیه یون فلوئورید را جذب کرد. در همین شرایط، مقدار جذب تعادلی یون فلوئورید (پس از 24 ساعت)، 85 درصد برای محلول با غلظت 5ppm و 68 درصد برای محلول با غلظت 10ppm اندازه گیری شد. جذب یون های فلوئورید با مدل لانگمیر همراه است. سینتیک جذب فلوئورید روی نانو کامپوزیت هیدروژل به کمک مدل شبه درجه اول بهتر توصیف شد. نتایج نشان داد نانو کامپوزیت هیدروژل استفاده شده در این مطالعه ظرفیت جذب قابل ملاحظه ای برای حذف فلوئورید دارد.

در سال های اخیر، پلی یورتان های پایه آبی توجه زیادی را به خود جلب کرده اند و به طور وسیعی در روکش و چسب استفاده می شوند، چون، سمی و قابل اشتعال نیستند و دوستدار محیط زیست به شمار می روند. علاوه بر ملاحظات زیست محیطی، انعطاف پذیری، رفتار خوب در دمای کم، استحکام زیاد، چسبندگی و خواص رئولوژیکی مناسب، از دیگر خواص پلی یورتان های پایه آبی است. همچنین، در مقایسه با پراکنه های پایه حلالی قیمت پلی یورتان های پایه آبی کمتر است. به هر حال این مواد دارای نقاط ضعفی نیز هستند از جمله مقاومت گرمایی و چسبندگی کم در محیط مرطوب ومقاومت کم نسبت به آبکافت که لازم است برطرف شوند. یکی از راه های حل این مشکل، افزودن مواد معدنی به ویژه سیلیکات های لایه ای در مقیاس نانو به ماتریس پلی یورتان است. با این روش مقاومت نسبت به آب، مقاومت گرمایی، خواص مکانیکی و مدول افزایش می یابد. در این پژوهش، نانوکامپوزیت های پلی یورتانی بر پایه آب با استفاده از پلی ال از نوع پلی تترامتیلن گلیکول، ایزوفورون دی ایزوسیانات، دی متیلول پروپیونیک اسید (امولسیون کننده داخلی) و تری اتیل آمین (خنثی کننده) و همچنین، کلویزیت 30B به عنوان فاز تقویت کننده در مقادیر 1، 3 و 5 درصد سنتز و خواص نمونه ها بررسی شد. برای مطالعه قطبیت نمونه ها از آزمون زاویه تماس، مشاهده چگونگی پخش نانوذرات در نمونه ها از پراش پرتو X و میکروسکوپ الکترونی عبوری، بررسی خواص گرماوزن سنجیی و بررسی خواص دینامیکی مکانیکی، آزمون DMTA به ترتیب به کار گرفته شد. نتایج آزمایش ها نشان داد، افزودن خاک رس به نمونه پلی یورتانی سبب کاهش جذب آب، افزایش پایداری گرمایی، مدول، اندازه ذرات و زاویه تماس می شود.

هدف از این پژوهش، بررسی اثر نانو خاک رسکلوزیزیت 15A بر رفتار جریان و خواص مکانیکی و گرمایی آمیخته پلی پروپیلن -%15 وزنی کوپلیمر (استیرن-اتیلن-بوتیلن-استیرن) پیوند خورده با مالئیک انیدرید (SEBS-g-MA) است. بدین منظور، کامپوزیت هایی برپایه این آمیخته و مقادیر مختلف خاک رس (1، 3 و 5% وزنی) با استفاده از مخلوط کن داخلی در دمای 190oC و سرعت چرخش 75 rpm دور بر دقیقه به مدت 12 min به حالت مذاب تهیه شدند. سپس نمونه هایی با ابعاد مورد نیاز برای آزمون های مختلف با استفاده از پرس گرم قالب گیری شدند. از آزمون پراش پرتو X و (XRD) میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) برای بررسی ساختار و شکل شناسی نمونه ها استفاده شد. همچنین رفتار جریان، خواص مکانیکی و گرمایی همه نمونه های تهیه شده با استفاده از روش های استاندارد اندازه گیری شدند. نتایج آزمون پراش پرتو X و میکروسکوپ الکترونی عبوری، تشکیل نانوکامپوزیت هایی با ساختارهای پراکنشی ورقه ای و بین لایه ای را تایید می کنند. در همه نانوکامپوزیت های تهیه شده، تعادل بین استحکام و چقرمگی با افزودن همزمان کوپلیمر (SEBS-g-MA) و نانوذرات خاک رس وجود دارد. نتایج اندازه گیری خواص رئولوژیکی نیز نشان می دهد، با افزایش سرعت برش، گرانروی ظاهری همه نمونه ها کاهش می یابد (رفتار نازک شدن برشی). افزودن نانوذرات خاک رس به آمیخته و افزایش مقدار آن، شاخص جریان مذاب (MFI) نمونه ها را کاهش داده است. افزون براین، وجود خاک رس و افزایش مقدار آن اثر کمی بر خواص گرمایی داشته و افزایش کم در دما در درصد بلورینگی، دمای انحراف گرمایی و نیز نقطه نرم شدگی ویکات نمونه ها افزایش کمی حاصل شده است.

نانولیپوزوم ها، دسته ای از نانوحامل های بر پایه لیپیدهای قطبی هستند که قابلیت کپسولی کردن ترکیبات فعال آبدوست و نیز ترکیبات چربی دوست را دارند. در این پژوهش، نانولیپوزوم ها بر پایه لسیتین-پلی )اتیلن گلیکول(- گاما اوریزانول، با استفاده از روش گرمایی اصلاح یافته (روش مظفری اصلاح شده) تولید شدند. در آزمونDSC ، فقط یک پیک ذوب در منحنی لیپوزوم های حاوی گاما اوریزانول مشاهده شد که می تواند نشان دهنده هم بلورینگی دو ترکیب باشد. با افزودن گاما اوریزانول، دمای ذوب لیپوزوم بر پایه (w/v) 5% لسیتین از 207oC به 163.2oC درجه سلسیوس کاهش یافت. در مقادیر بیشتر لسیتین، افزایش در اندازه ذرات پس از دو ماه نگه داری در دمای 4 درجه سلسیوس مشهودتر بود و اندازه ذرات به ترتیب از 61 و 113nm به 283 و 384nm افزایش یافت. با افزایش مقدار لسیتین، بازده کپسول دارکردن گاما اوریزانول از 60% به 84.3% افزایش یافت. پایداری کپسول دارکردن گامااوریزانول در لیپوزوم ها در مقادیر متفاوت لسیتین 3، 5، 10 و (w/v) 20% و بازه های زمانی 1، 7، 30 و 60 روز بررسی شد و در تمام غلظت ها طی یک ماه نگه داری به مقدار کمی کاهش یافت، ولی تغییر بارزی در درصد پایداری نمونه ها پس از ماه اول تا ماه دوم نگه داری مشاهده نشد. تصاویر SEM، وجود ذرات تقریبا کروی تا بیضی را مشخص کرد که نشان می دهد، به هم آمیختن کمی در ذرات رخ داده است. آزمون رئولوژی نوسانی نشان داد، مدول اتلاف (G’) از مدول ذخیره (G’) نمونه ها یشتر است و رفتار شبه مایع بیشتری نسبت به رفتار شبه جامد دارند. نمونه های نگه داری شده در دمای 25oC به مدت 1 ماه، پارامترهای گرانروکشسانی بیشتری نسبت به دمای 4oC داشتند که به سیالیت بیشتر غشا در دمای 25oC و آمیخته شدن بیشتر ذرات نسبت داده شد.

قیمت زیاد مونومر رزورسینول، زمان طولانی فرایند و گران بودن روش خشک کردن با سیال ابر بحرانی معایب روش مرسوم برای ساخت ایروژل های آلی است. مطالعات انجام شده نشان داد، محدودبودن دمای پلیمرشدن در روش سل-ژل به دماهای کمتر از دمای جوش استاندارد حلال و نیز اختلاف دمای حداقل 50oC بین دمای مناسب برای پخت رزین نووالاک و دمای پلیمرشدن قابل انجام در روش سل-ژل عامل اصلی طولانی بودن زمان فرایند است. علت اصلی استفاده از دمای کم برای فرایند پلیمرشدن جلوگیری از جوشیدن حلال و پف کردن محلول است. هدف پژوهش پیش رو، ارائه راهکاری نوین برای کاهش قیمت و زمان در فرایند ساخت ایروژل های نووالاک است. برای کاهش هزینه های مربوط به ماده اولیه، واکنش اولیگومر نووالاک با هگزامین به عنوان ماده اولیه ارزان قیمت مورد استفاده قرار گرفت. برای کاهش زمان فرایند نیز انجام پلیمرشدن در محیط اشباع از بخار حلال به عنوان روشی نوین برای غلبه بر محدودیت دمای پلیمرشدن در روش سل-ژل و امکان پذیرشدن آن در محدوده دمایی مناسب برای پخت رزین نووالاک پیشنهاد شد. نتایج حاصل نشان می دهد که با انجام پلیمرشدن در محیط اشباع از بخار حلال در مقایسه با روش مرسوم، زمان لازم برای ساخت ژل از 5 روز به h5 کاهش می یابد و هیچ نوع جمع شدگی نیز در مرحله خشک کردن ژل در شرایط محیطی مشاهده نمی شود. افزون بر این، افزایش قابل توجه استحکام فشاری ابروژل ها در اثر امکان پذیری انجام پلیمرشدن در دماهای زیاد نیز از دیگر دستاوردهای مهم این پژوهش است.

در این پژوهش اثر متقابل آبکافت قلیایی پلی استر در جذب نانوذرات تیتانیم دی اکسید روی کالا ونانوذرات تیتانیم دی اکسید در فرایند آبکافت قلیایی به طور هم زمان بررسی شده است. برای این منظور، نمونه های پلی استر در محیط قلیایی سدیم هیدروکسید و نانوذرات تیتانیم دی اکسید با غلظت های مختلف در شرایط جوش به مدت یک ساعت عمل آوری شده اند. وزن نمونه های عمل آوری شده در اثر عملیات آبکافت قلیایی کاهش یافته و وجود نانوذرات تیتانیم دی اکسید سبب تشدید کاهش وزن نمونه ها شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی گسیل میدانی و آزمون ترکیب عنصری وجود نانوذرات تیتانیم دی اکسید را روی سطح کالای پلی استری ثابت کردند. همچنین افزایش جذب نانوذرات روی سطح کالای پلی استری با عملیات آبکافت قلیایی و غلظت بیشتر نانوذرات تیتانیم دی اکسید نشان داده شده است. فعالیت نورکاتالیزوری کالای پلی استر عمل آوری شده با نانوذرات تیتانیم دی اکسید با تخریب رنگ زای آبی متیلن زیر نور روز بررسی و نشان داده شده که فعالیت نورکاتالیزوری کالاهای عمل آوری شده با افزایش سدیم هیدروکسید و نانوذرات تیتانیم دی اکسید افزایش یافته است. به علاوه میزان جذب آب نمونه های عمل آوری شده افزایش یافته و مقدار آویزش آنها بر اساس نتایج سختی خمش نیز بهبود یافته است. در نهایت انجام فرایند آبکافت قلیایی با وجود نانوذرات تیتانیم دی اکسید بر خلاف روش معمول آبکافت قلیایی پلی استر سبب بهبود استحکام کششی کالا شده است. بنابراین به کارگیری نانوذارت تیتانیم دی اکسید در فرایند آبکافت قلیایی ضمن ایجاد اثر هم افزایی در کاهش وزن کالا سبب ایجاد خواص مناسب دیگری مانند خود تمیزشوندگی، آبدوستی و افزایش استحکام کششی نیز شده است.