علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1399 | دوره:33 | شماره:3 |تعداد مقالات:6

با جدی شدن بحران انرژی در سال های اخیر، مواد تغییر فاز (PCMs) بهترین گزینه برای ذخیره انرژی گرمایی هستند و توجه ویژه ای را در این زمینه جلب کرده اند. PCMها، انرژی را طی فرایند گرمادهی همراه با انتقال های فاز جذب می کنند. این انرژی می تواند طی فرایند سرمایش به محیط اطراف منتقل شود. به عبارت دیگر، این ترکیبات قابلیت ذخیره و آزادسازی مقادیر زیادی گرما را از راه انتقال های فاز با تغییر جزیی دما دارند. PCMها به چهار گروه مواد آلی، غیرآلی، اوتکتیک و پلیمری دسته بندی می شوند. اما، عمده ترین محدودیت PCMها، مشکل اختلاط آن ها با سایر مواد است. کپسول دارشدن بهترین راه حل برای استفاده موثر از PCMها به منظور افزایش سرعت انتقال گرما، جلوگیری از نشت، کاهش برهم کنش با محیط بیرون و تغییرات حجم محدود آن ها طی تغییر فاز است. کپسول دارشدن، فرایند پوشش دهی PCMها با ماده ای مناسب برای محافظت جامدات، مایعات یا گازها درون پوسته جامد است. مواد کپسول دارشده بر اساس اندازه کپسول به انواع ماکروکپسول ها، میکروکپسول ها و نانوکپسول ها دسته بندی می شوند. از این میان، میکروکپسول دارشدن روشی موفق برای توسعه کاربرد PCMها در صنایع ساختمان، داروسازی، کشاورزی و نساجی است. انواع مختلف میکروکپسول ها می توانند با گستره ای از مواد پوسته با روش های مختلف فیزیکی، فیزیکی-شیمیایی و شیمیایی تهیه شوند. بسته به ماهیت شیمیایی، سه نوع مواد پوسته شامل پوسته های آلی، غیرآلی و هیبریدهای آلی-غیرآلی برای میکروکپسول دارشدن به کارگرفته می شوند. مواد پلیمری متداول برای استفاده در پوسته شامل پلی پروپیلن، پلی اتیلن، پلی اوره، پلی استیرن، پلی آمید، رزین های اوره-فرمالدهید، ملامین-فرمالدهید و آکریلی هستند. با توجه به اهمیت روش های کپسول دارشدن و کاربردهای متنوع CMهای کپسول دار شده در صنایع مختلف، در این مقاله مهم ترین روش های کپسول دارشدن PCMهادر تهیه PCMهای پایدار با درنظرگرفتن نقش پلیمرها مرور شده است.

فرضیه: درشت مولکول های آب گریز اصلاح کننده سطح دارای زنجیر اصلی پلی یورتان با دو انتهای پلیمر آب گریز بر پایه فلویور هستند. این درشت مولکول ها در فرایند ساخت غشا تمایل به مهاجرت به سطح غشا را دارند و با تشکیل لایه نازکی بر سطح غشا، موجب تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی آن می شوند. بنابراین، آب گریزی سطح غشا را افزایش می دهند که عامل مهمی در سامانه تماس دهنده غشایی گاز-مایع است روش ها: غشاهای الیاف توخالی پلی (وینیلیدن فلویورید-کلروتری فلویورواتیلن)، PVDF-CTFE، با استفاده از درشت مولکول اصلاح کننده سطح (SMM) و روش جدایی فاز خشک-تر ساخته شدند. ساختار و ویژ گی های غشاها بررسی شد و از آن ها در فرایندهای جذب و حذف کربن دی اکسید (CO2) در سامانه تماس دهنده غشایی گاز-مایع استفاده شد. یافته ها: زاویه تماس سطح بیرونی غشای ساخته شده بدون SMM، برابر 90. 51 درجه اندازه گیری شد. افزودن SMM به غشا زاویه تماس را به ° 114. 20 افزایش داد. فشار بحرانی ورود آب به منفذهای غشاهای ساخته شده بدون SMM و با آن به ترتیب 7 و 10. 50bar اندازه گیری شد. در شدت جریان فاز مایع 300mL/min شار جذب گاز CO2 برای غشاهای ساخته شده بدون SMM و با آن به ترتیب 3-10×1. 76 و mol/m2 9. 70×10-3 به دست آمد. در شدت جریان مایع 200mL/min، شار حذف گاز CO2 در غشای ساخته شده بدون SMM و با آن اندازه گیری شد. در سرعت جریان مایع 200mL/min حداکثر بازده حذف گاز CO2 غشاهای ساخته شده بدون SMM و با آن به ترتیب 72. 10 و %42. 60 به دست آمد.

فرضیه: امروزه، به دلیل نگرانی روزافزون درباره مسیله آلودگی های زیست محیطی، توسعه میکروذرات زیست تخریب پذیر برای جایگزینی میکروذرات تخریب ناپذیر مصرفی در محصولات آرایشی-بهداشتی مورد توجه قرار گرفته است. از میکروذرات پلی (لاکتیک-co-گلیکولیک اسید) (PLGA) قابل تولید با روش ساده الکتروافشانش به عنوان میکروذرات زیست تخریب پذیر استفاده می شود. این میکروذرات برای داشتن حداکثر کارایی، به ویژه به عنوان سامانه رهایش دارو باید بدون لیف و کروی شکل و با توزیعی یکنواخت از اندازه ذرات باشند. این مهم با کنترل متغیرهایی همچون وزن مولکولی پلیمر، نوع حلال، غلظت محلول پلیمری، ولتاژ اعمال شده، اندازه سوزن، سرعت تغذیه محلول پلیمری و فاصله نوک سوزن تا جمع کننده دست یافتنی است. روش ها: ذرات PLGA با روش الکتروافشانش و درنظرگرفتن چهار متغیر غلظت محلول پلیمری (در سه سطح)، اندازه سوزن (در دو سطح)، ولتاژ (در سه سطح) و سرعت تغذیه محلول پلیمری (در سه سطح) تولید شدند. سپس، با عکس های میکروسکوپ الکترونی پویشی حاصل از هر نمونه به منظوردرک رفتار شکل شناسی ذرات، اثر هر یک از متغیرها با توجه به سازوکارهای حاکم بر فرایند الکتروافشانش مطالعه شد. یافته ها: چهار متغیر موثر بر اندازه قطره و در نتیجه عدد Peclet و بار قطره نقش خود را درسازوکار های حاکم بر الکتروریسی ایفا می کنند و بر شکل شناسی ذرات حاصل اثر می گذارند. به دلیل اثرهای ناشی از این پدیده ها، میکروذرات کروی با اندازه یکنواخت و بدون لیف به کمک الکتروافشانش محلول های PLGA با غلظت 3 و %5 از سوزن 27G، با سرعت تغذیه 0. 3mL/h و اعمال ولتاز 10kV به دست آمد.

فرضیه: در این پژوهش، اصلاح غشای فرافیلتری پلی وینیل کلرید (PVC) انجام و از غشای اصلاح شده در فرایند فرافیلترکردن جداسازی آب و روغن استفاده شد. روش ها: ابتدا، PVC با سدیم هیدروکسید هیدروکلرزدایی شد. سپس، PVC هیدروکلرزدایی شده (DHPVC) با مونومر استیرن پیوندزده شد و در مرحله آخر با سولفوریک اسید، استیرن پیوندی سولفون دار شد. افزون بر ساخت غشای بر پایه PVC و DHPVC، غشاهای فرافیلتری از پلی وینیل کلرید پیوندخورده با استیرن و نیز سولفون دارشده، با روش جدایی فاز ساخته شدند و ارزیابی غشاهای ساخته شده با آزمون های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و شار عبور آب خالص، تعیین میانگین اندازه منفذ ها، مقدار تخلخل و زاویه تماس آب انجام شد. یافته ها: وجود گروه های عاملی پیوندخورده با طیف های FTIR تایید شد. عکس های SEM نشان داد، تمام غشاها دارای منفذهای انگشتی شکل بودند و تفاوت در شکل منفذها به دلیل ناپایداری ترمودینامیکی و گرانروی محلول پلیمری بود. غشای سولفون دارشده به دلیل آب دوستی بیشتر پلیمر، افزایش چشمگیری در اندازه منفذ های غشا و شار آب خالص نسبت به سایر غشاهای نشان داد. غشای DHPVC به دلیل جداشدن کلر به عنوان عاملی آب گریز دارای کمترین زاویه تماس آب با سطح غشا بود. اما، برای سایر غشاها، تفاوت چندانی در زاویه تماس دیده نشد که می توان آن را به زبری سطح غشاها مرتبط دانست. در ادامه، آزمون های جداسازی آب و روغن به وسیله غشاها انجام شد. غشاهای اصلاح شده در جداسازی آب و روغن عملکرد خوبی را نشان دادند. همچنین گرفتگی کمتری نسبت به غشای پایه PVC داشتند. مقدار پس زنی ذرات نفت برای تمام غشاها به جز غشای سولفون دارشده %100 بود. در غشا سولفون دارشده به دلیل بزرگ تربودن اندازه منفذ و افزایش بسیار زیاد شار، مقدار پس زنی ذرات نفت کاهش یافت.

فرضیه: گرافن اکسید (GO) اصلاح شده با عامل شیمیایی دارای پیوند دوگانه در تهیه کامپوزیت های پلی استیرنی با روش ترکیبی پیوندزنی از میان و پلیمرشدن انتقال زنجیر افزایشی-جدایشی بازگشت پذیر (RAFT) به کارگرفته شدند. به کارگیری دو موقعیت واکنش برای پیوندزنی درجای زنجیرهای پلی استیرن از سطح گرافن اکسید، افزایش چگالی پیوندزنی در فرایند پلیمرشدن با روش پیوندزنی از میان در دو موقعیت مختلف و بررسی پلیمرشدن RAFT استیرن با دو چگالی پیوندزنی مختلف و نیز مقدار متفاوت گرافن، هدف های اصلی این پژوهش بودند. روش ها: پس از اصلاح GO با اتیلن دی آمین (EDA) و دستیابی به GO عامل دارشده با EDA و (GOA)، واکنش جفت شدن میان GOA و 3-(کلرودی متیل سیلیل) پروپیل متاکریلات (MCS) برای به دست آوردن لایه های GOA اصلاح شده با MCS و (GOOHD) با مقدار متفاوت اصلاح کننده انجام شد. سپس، روش پیوندزنی از میان پلیمرشدن RAFT برای تهیه کامپوزیت های پلی استیرنی به کار گرفته شد. یافته ها: نتایج طیف نمایی نورالکترونی پرتو X نشان داد، اصلاح لایه های گرافن اکسید با EDA و MCS موفقیت آمیز بوده است. همچنین، آزمون طیف نمایی زیرقرمز تبدیل فوریه نشان داد، پیوندهای مولکولی به درستی طی واکنش ها تشکیل شدند. تغییرات مزدوج شدگی الکترونی نیز با طیف نمایی رامان مطالعه شد. متوسط عددی وزن مولکولی و شاخص پراکندگی زنجیرهای پلی استیرن پیوندخورده و آزاد با روش سوانگاری ژل تراوایی محاسبه شد. با آزمون گرماوزن سنجی، خواص گرمایی و نسبت های پیوندزنی اصلاح کننده ها و زنجیرهای پلی استیرن بررسی شد. نسبت پیوندزنی اصلاح کننده ها به ترتیب 12. 9 و %7. 5 برای لایه های اصلاح شده GO با چگالی های پیوندزنی کم و زیاد به دست آمد. عکس های میکروسکوپی الکترونی پویشی و عبوری نشان داد، در اثر اکسایش، لایه های صاف و مسطح گرافیت به لایه های چروکیده تبدیل می شوند و اتصال زنجیرهای پلی استیرن به سطح لایه ها از شفافیت و وضوح آن ها می کاهد.

فرضیه: تغییر ترشدن سنگ از آب گریز به آب دوست، تغییر ترشدگی نامیده می شود. این موضوع، عامل مهمی در ازدیاد برداشت نفت است. به دلیل خواص منحصربه فرد، نانوذرات توجه زیادی را در زمینه ازدیاد برداشت نفت جلب کرده اند. با وجود نتایج امیدوارکننده، چالش های اصلی استفاده از نانوذرات به پایداری کلوییدی و جذب ضعیف نانوسیال ها در شرایط سخت مخزن مربوط است. در سال های اخیر نانوذرات پیوند شده به پلیمر به عنوان موادی امیدبخش برای ازدیاد برداشت نفت درنظر گرفته شده اند. روش ها: در این مطالعه، ترشدگی و جذب نانوذرات پیوندشده به پلیمر شامل نانوذرات سیلیس اصلاح شده با پلی اتیلن گلیکول متیل اتر (میانگین وزن مولکولی 2000) و نانوذرات سیلیس اصلاح شده با دو پلیمر پلی اتیلن گلیکول متیل اتر (میانگین وزن مولکولی 2000 و 5000) و زنجیرهای پروپیل بررسی شده است. طیف نمایی زیر قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و آزمون گرماوزن سنجی (TGA) برای بررسی پیوند شیمیایی و مقدار پلیمر روی سطح سیلیس به کار گرفته شد. میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و طیف نمایی پراش انرژی پرتو X و (EDS)، اندازه گیری زاویه تماس با آب و طیف نمایی مریی-فرابنفش (UV-Vis) نیز برای مطالعه شکل شناسی، ترکیب درصد مواد، ترشدگی و جذب زیرلایه ها استفاده شدند. یافته ها: بهترین عملکرد برای نانوذرات سیلیس اصلاح شده با پلی اتیلن گلیکول متیل اتر (میانگین وزن مولکولی 5000) و زنجیر های پروپیل در غلظت 1000ppm و محدوده شوری 40000-20000ppm به دست آمد. این مطالعه نشان داد، نانوذرات سیلیس پیوندشده به پلیمرهای مختلف را می توان به عنوان رهکاری موثر و نو برای ازدیاد برداشت نفت درنظر گرفت.