علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1399 | دوره:33 | شماره:6 |تعداد مقالات:6

فرضیه: فرایند نورکاتالیزی به دلیل کانی زایی (معدنی شدن) کامل آلاینده ها و سازگاری با محیط زیست می تواند جایگزین مناسبی برای روش های متداول تصفیه پساب دارویی باشد. در این پژوهش، با توجه به ضعف های به کارگیری نانوذرات نورکاتالیزگر بر پایه TiO2 همچون انبوهش و مشکل جداسازی، نانوالیاف TiO2-CuO نورکاتالیزی با روش الکتروریسی سنتز و قابلیت نورکاتالیزی آن ها ارزیابی شد. روش ها: کامپوزیت نانوساختار TiO2-CuO با بارگذاری نانوذرات CuO به روش پراکنش حالت جامد روی نانوالیاف بر پایه TiO2 الکتروریسی شده سنتز و با آزمون های پراش پرتو X، میکروسکوپی الکترون پویشی نشر میدانی (FE-SEM)، طیف نمایی های پراکنده کننده انرژی پرتو X، بازتاب نفوذی (DRS)، BET و فوتولومینسانس (PL) شناسایی شد. با هدف ارزیابی قابلیت نورکاتالیزی نانوالیاف کامپوزیتی TiO2-CuO در تصفیه پساب های دارویی، نمونه سنتزی برای نورتخریب تتراسایکلین به عنوان پرمصرف ترین آنتی بیوتیک به کار گرفته شد. یافته ها: نتایج آزمون های XRD، FE-SEM و EDX سنتز نانوالیاف کامپوزیتی را تایید کرد. الگوی XRD نشان داد، ساختار بلوری TiO2 تشکیل شده به طور عمده به شکل آناتاز است. عکس های FE-SEM پراکنش یکنواخت نانوذرات CuO را در نانوالیاف نشان داد. نتایج آزمون های میکروسکوپی نوری نشانگر شکاف نوار کمتر نمونه سنتزی در مقایسه با نانوذرات و نانوالیاف بدون TiO2 و مقدار نسبتا کم بازترکیب الکترون-حفره بود که هر دو از مشخصه های اصلی نورکاتالیزگر پربازده هستند. آزمون BET سطح ویژه 8. 5m2/g و ساختار مزومتخلخل نمونه سنتزی را نشان داد. در نهایت، فعالیت نورکاتالیزی نانوالیاف کامپوزیتی در نورتخریب تتراسایکلین در پساب با pHهای متفاوت بررسی شد. نانوالیاف کامپوزیتی TiO2-CuO بازده تخریب %71 را در نورتخریب تتراسایکلین در pH خنثی نشان داد که مطابق با نتایج مشخصه نمونه سنتزی است. این مشاهدات و یافته ها همراه با عملکرد نورکاتالیزی نمونه سنتزی در مقایسه با پیشینه پژوهش، خواص و قابلیت نورکاتالیزگری نانوالیاف کامپوزیتی TiO2-CuO را در تصفیه پساب دارویی تایید کرد.

فرضیه: سامانه های اپوکسی (EP) به دلیل خواص منحصر به فرد فیزیکی و شیمیایی از پر مصرف ترین رزین ها در صنایع مختلف از جمله پوشش دهی، تجهیزات الکترونیک و قطعات کامپوزیتی در جهان هستند. با وجود کاربرد گسترده، اپوکسی ها به دلیل داشتن ساختار بی شکل، چقرمگی ضعیف تری نسبت به پلیمرهای گرمانرم نیمه بلوری نشان می دهند. عوامل بسیاری از جمله مقدار فاز نرم کننده، دما و زمان پخت بر خواص مکانیکی رزین اپوکسی اثر معناداری دارند. در این پژوهش، اثر سه عامل مقدار پلی یورتان (A)، دما (B) و زمان پخت (C) بر خواص مکانیکی و ساختار مولکولی رزین اپوکسی بررسی شده است. روش ها: برای بهینه سازی خواص مکانیکی این کامپوزیت ها از روش پاسخ سطح، طرح مرکب مرکزی (RSM/CCD) استفاده شد. خواص مکانیکی شامل استحکام نهایی و درصد ازدیاد طول تا پارگی با آزمون کشش به دست آمد. همچنین، خواص گرمایی همچون دمای انتقال شیشه ای (Tg) و مدول ذخیره با آزمون دینامیکی-مکانیکی گرمایی (DMTA) مطالعه شد. در نهایت، از شبیه سازی دینامیک مولکولی برای تعیین اثر دمای تاب کاری بر انرژی برهم کنش میان اپوکسی و پلی یورتان استفاده شد. همچنین، ساختار شیمیایی کامپوزیت های اپوکسی-پلی یورتان با آزمون های پراش سنجی پرتو X، طیف نمایی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) با پاشنده انرژی پرتو X و بازتاب نفوذی (DRS) مشخص شد. یافته ها: نتایج نشان داد، دمای انتقال شیشه ای و خواص مکانیکی در رزین اپوکسی به شدت به دمای پخت و مقدار فاز نرم کننده وابسته است. همچنین، مقادیر مطلوب پارامترهای A، B و C برای داشتن حداکثر استحکام کششی به ترتیب %4 وزنی، 100 درجه سلسیوس و 2. 4h به دست آمد.

فرضیه: ظرفیت جذب انرژی زیاد اسفنج لاستیکی متغیر مهمی است که به دلیل تغییرشکل های فشاری بزرگ ساختار سلول، به عنوان ملاک طراحی مورد توجه طراحان قرار می گیرد. در این پژوهش، رفتار جذب انرژی اسفنج لاستیک آکریلونیتریل بوتادی ان (NBR) با چگالی های متفاوت بر اساس متغیرهای کارایی و آرمانی مطالعه شده است. روش ها: اسفنج های سلول بسته NBR با چگالی های 0. 51، 0. 63، 0. 72 و 0. 79g/cm3 و تغییر مقدار آمیزه در حجم ثابت قالب تهیه شدند. شکل شناسی و خواص فشاری اسفنج ها به ترتیب با میکروسکوپی الکترون پویشی (SEM) و آزمون فشاری بررسی شدند. یافته ها: بررسی شکل شناسی سلول نشان داد، با کاهش چگالی اسفنج، قطر متوسط سلول بزرگ تر، تعداد سلول ها در واحد حجم کمتر و توزیع اندازه سلول ناهمگن می شود. در آزمون فشاری با کاهش چگالی از 0. 79g/cm3 به 0. 51g/cm3 تنش مسطح از 750kPa به 246kPa و تنش متناظر با بیشینه کارایی از 1. 13MPa به 0. 27MPa کاهش می یابد. در محدوده تنش های کم 0. 3MPa، جذب انرژی اسفنج با کاهش چگالی از 0. 79g/cm3 به 0. 51g/cm3 به ترتیب 0. 03 و 0. 009MJ/m3 تغییر می کند. در نتیجه در محدوده تنش های کم، اسفنج های با چگالی کمتر جذب انرژی بیشتری را نشان می دهند. در حالی که در محدوده تنش های زیادتر اسفنج با چگالی بیشتر جذب انرژی بیشتری دارد. به عنوان مثال، در محدوده تنش 1. 3MPa، جذب انرژی اسفنج با چگالی های 0. 51 و 0. 79g/cm3 و به ترتیب 0. 88 و 0. 1MJ/m3 است. بنابراین، ظرفیت جذب انرژی اسفنج به چگالی و محدوده تنش وابسته است که حداکثر تنش مجاز اسفنج بر اساس چگالی آن تعیین می شود.

فرضیه: در سال های اخیر، با توجه به موضوع های آلودگی زیست محیطی، صنایع پلاستیک به مصرف پلاستیک های زیست تخریب پذیر تشویق شده اند. پلی (لاکتیک اسید)، PLA، از شناخته شده ترین پلیمرهای زیست تخریب پذیر با برتری ماهیت زیست پایه است. عیب اصلی PLA شکنندگی ذاتی آن بوده که آمیخته سازی مناسب ترین روش برای غلبه بر آن است. روش ها: PLA بسیار چقرمه از کوپلیمر اتیلن-وینیل استات (EVA)، در مجاورت نانوذرات آب گریز سیلیکا و سازگارکننده کوپلیمر قطعه ای (استیرن-اتیلن-بوتیلن-استیرن) دارای مالییک انیدرید (SEBS-g-MA) با آمیخته سازی مذاب تهیه شد. شکل شناسی، خواص گرمایی، خواص مکانیکی و ریولوژی نمونه ها بررسی شد. یافته ها: عکس های میکروسکوپی الکترون عبوری (TEM) تایید کرد، نانوذرات سیلیکا به طور عمده در قطره های EVA و سطح مشترک EVA و PLA و نیز مقداری در ماتریس PLA قرار گرفته اند. همچنین، با واردکردن نانوذرات، اندازه متوسط قطره های EVA کاهش یافت و استحکام در سطح مشترک بهبود یافت. با وجود سازگارکننده شکل شناسی به طور چشمگیری تغییر یافت و فاز پراکنده کروی EVA به شکل رشته ای درآمد. با افزودن نانوذرات و نیز سازگارکننده مقدار بلورینگی PLA در آمیخته ها کاهش یافت. با افزودن phr 5 نانوذرات سیلیکا ازدیاد طول تا پارگی، چقرمگی و استحکام ضربه ای به طور شایان توجهی افزایش یافت. افزودن هم زمان نانوذرات و سازگارکننده به طور چشمگیری باعث بهبود خواص مکانیکی شد. به عنوان مثال، ازدیاد طول تا پارگی و استحکام ضربه ای آمیخته سازگارشده PLA/EVA دارای phr 5 نانوسیلیکا از %7 و 5. 1kJ/m2 به ترتیب به %141 و 71kJ/m2 (در مقایسه با آمیخته خالص) افزایش یافت. ریزساختار آمیخته ها با نتایج ریولوژی خطی ارزیابی شد.

فرضیه: پلیمرهای پرکاربرد در حوزه زیست پزشکی و به ویژه صنعت آرایشی و بهداشتی باید در برابر انواع مختلف میکروارگانیسم ها و باکتری ها مقاوم باشند. پلیمرها در این دسته بندی شامل پلیمرهای آکریلاتی هستند که به طور کلی از پلیمرشدن رسوبی تهیه می شوند. کربوپل نام تجاری پلیمری آکریلاتی بر پایه پلی(آکریلیک اسید) است. این پلیمر کاربرد گسترده ای به عنوان عامل غلظت دهنده و ژل کننده در خواص ریولوژیکی دارد. با القای شیمیایی عامل ضدمیکروبی به ساختار کربوپل، میکروژل هایی با خواص ذاتی ضدمیکروبی به دست می آیند که در مصارف بهداشت فردی و عمومی از جمله مبارزه و کنترل بیماری همه گیر کرونا (کووید 19) کاربردهای موثری دارند. روش ها: در این پژوهش سعی شده است تا با پیوندزنی و اصلاح سطحی کربوپل با مقادیر مختلف مونومر کاتیونی آکریلوییل اکسی اتیل تری متیل آمونیوم کلرید (A. Etac)، ماهیت ضد باکتریایی آن به مقدار زیادی بهبود یابد. در این مطالعه، اصلاح سطحی کربوپل برای اولین بار با امواج فراصوت انجام شد. همچنین، مقدار تورم نمونه پیش و پس از اصلاح نیز در محلول های آبی، الکلی و نمکی بررسی شد. برای ارزیابی موفقیت در اصلاح شیمیایی میکروذرات کربوپل از طیف نمایی زیرقرمز (IR)، میکروسکوپی الکترون پویشی با پاشنده انرژی پرتو X و نیز آزمون های باکتریایی، ریومتری و تورمی استفاده شد. ماهیت ضد باکتریایی نمونه ها در برابر باکتری های گرم منفی (E. coli) و گرم مثبت (S. aureu) با روش ارزیابی خواص ضدباکتریایی بررسی شد. یافته ها: نتایج تجربی نشان داد، کربوپل اصلاح شده به مقدار بسیار شایان توجهی در برابر باکتری مقاوم شده است. گفتنی است، نمونه ها در برابر باکتری های گرم مثبت نسبت به باکتری های گرم منفی مقاومت بیشتری نشان دادند. نتایج آزمون ریولوژیکی نیز نشان داد، پس از اصلاح شیمیایی سطحی، استحکام ژل حاصل به مقدار شایان توجهی افزایش یافته است. همچنین نمونه های اصلاح شده، مقدار تورم بیشتری را در محیط آبی و زیستی (محلول آب نمک %0. 09) نشان دادند.

فرضیه: پلی آلفااولفین های ساختارهای غیرقطبی دارند و ایجاد قطبیت با عاملیت های مختلف موجب توسعه کاربردهای آن ها می شود. ساختار، تعداد و اندازه شاخه ها در زنجیر اصلی بر خواص و طراحی درشت مولکول های جدید اثر می گذارد. وجود گروه های واکنش پذیر در زنجیرهای آلفااولفینی موجب بهبود برهم کنش آن ها با نانوذرات سیلیکا می شود. همچنین، مقدار شبکه ای کننده موجب تغییر خاصیت جذب حلال های هیدروکربنی می شود. روش ها: کوپلیمرشدن رادیکالی 1-هگزن و 1-دکن با مالییک انیدرید در شرایط مختلف انجام شد. ساختار و خواص گرمایی کوپلیمرهای شانه ای آلفااولفین (6 و 10 کربنی)-مالییک انیدرید با تعداد و اندازه شاخه های مختلف با آزمون های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن (1HNMR) سوانگاری ژل تراوشی (GPC) و گرماوزن سنجی (TGA/DTGA) بررسی شد. اثر مونومرهای عامل دار 2-اتیل هگزیل آکریلات (2-EHA) و 3-کلرو-2-متیل پروپن (3-C2MP) نیز بر واکنش کوپلیمرشدن مطالعه شد. واکنش پلیمرشدن استیرن، مالییک انیدرید و 1-هگزن در مجاورت نانوذرات سیلیکا انجام شد. هیدروژل های جدید با پلی1-هگزن-مالییک انیدرید استری شده با 2-دکانول تهیه شدند. مراحل سنتز نانوهیبرید و هیدروژل و خواص گرمایی آن ها با روش های FTIR و TGA/DTGA بررسی شد. یافته ها: انواع کوپلیمرهای شانه ای عامل دار مالییک انیدرید با 1-هگزن و 1-دکن با ساختارهای مولکولی متفاوت سنتز و شناسایی شدند. نتایج نشان داد، درصد تبدیل واکنش با افزایش اندازه شاخه آلفااولفین از 4 به 8 کربن، کاهش می یابد و کومونومر شاخه ای 2-EHA موجب افزایش درصد تبدیل می شود. در نانوکامپوزیت به دست آمده، میان مونومر مالییک انیدرید و نانوذرات سیلیکا برهم کنش وجود دارد. نانوکامپوزیت های استیرن-1-هگزن-مالییک انیدرید دارای 4 و %6/5 وزنی نانوسیلیکا نیز سنتز شدند. طراحی ساختاری شامل عاملیت ها و اندازه شاخه ها و نیز شرایط واکنش اثر زیادی بر خواص درشت مولکول ها و هیدروژل سنتزی دارد.