علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1387 | دوره:21 | شماره:1 (پیاپی 93) |تعداد مقالات:10

در این بررسی، از پوسته برنج و سدیم سیلیکات برای ساخت تخته خرده (نئوپان) استفاده شده است. سدیم سیلیکات به عنوان ماده اتصال دهنده در مقادیر 0، 5، 10، 15، 20 و 25 درصد بر اساس وزن خشک پوسته برنج استفاده شده است. به منظور اصلاح چسبندگی به ازای هر 5 درصد کاهش در سدیم سیلیکات یک درصد 4، -4’ دی فنیل متان دی ایزوسیانات (MDI) بر اساس وزن خشک پوسته برنج اضافه شده است. با اندازه گیری خواص مکانیکی (استحکام خمشی و چسبندگی داخلی) و خواص فیزیکی (تورم در ضخامت و مقدار جذب آب پس از 2 و 24h غوطه ورسازی نمونه ها در آب) اثر دی ایزوسیانات بر چسبندگی ارزیابی شد. تجزیه واریانس نتایج به وسیله نرم افزار SPSS و مقایسه میانگین ها داده ها به کمک آزمون دانکن انجام شد. به طور کلی نتایج نشان می دهد، با افزایش جایگزینی سدیم سیلیکات با دی ایزوسیانات در تمام خواص مکانیکی و فیزیکی تخته ها بهبود حاصل شده است. در این بررسی اقتصادی ترین حالت برای ساخت تخته با پوسته برنج استفاده از 15 درصد سدیم سیلیکات به همراه 2 درصد دی ایزوسیانات است.

امروزه، استفاده از آمیخته های پلیمری برای دست یابی به مواد با کیفیت بهتر روز به روز گسترش می یابد. با توجه به پژوهش های انجام شده، آمیخته سازی پلی اولفین ها از نظر صنعتی اهمیت قابل توجهی دارد. در این پژوهش، خواص الیاف تهیه شده از آمیخته پلی پروپیلن و پلی اتیلن سبک بررسی شده است. جز اصلی در این آمیخته را پلی پروپیلن و جز کمتر را پلی اتیلن سبک تشکیل داده است. نخ رشته ای از مخلوط پلی پروپیلن و پلی اتیلن با درصدهای اختلاط 0.100، 1.99، 3.97، 7.93، 10.90 به روش مذاب ریسی و در شرایط صنعتی تولید شده است. سپس، نمونه ها زیر عملیات کشش و پس از آن عملیات بافت دهی قرار گرفتند و خواص ساختاری شامل چگالی، خواص گرمایی،ضریب شکست مضاعف و خواص فیزیکی شامل استحکام، ازدیاد طول تا پارگی، مدول و جمع شدگی نمونه های نوریس و کشیده شده و خواص کششی و خواص موجی نمونه های بافت دهی شده بررسی شد. بر اساس نتایج به دست آمده، وجود پلی اتیلن سبک در نمونه های آمیخته اثر محسوسی بر چگالی و مقدار بلورینگی پلی پروپیلن ندارد. از طرف دیگر، با افزایش مقدار پلی اتیلن سبک در نمونه های کشیده شده، جمع شدگی افزایش می یابد. بررسی نتایج نشان می دهد، استحکام نمونه های نوریس و کشیده شده با افزودن پلی اتیلن سبک روند کاهشی دارد، در حالی که ازدیاد طول تا پارگی روندی افزایشی را نشان می دهد. خواص کششی نخ های بافت دهی شده به جز مدول در نمونه های آمیخته در تمام دماهای بافت دهی مورد آزمایش (به جز دمای 150oC) بهتر از نمونه خالص است. با افزایش دمای بافت دهی، خواص موجی نمونه ها افزایش می یابد. اما، سرعت افزایش این خواص با افزایش پلی اتیلن سبک کاهش می یابد.

شناخت دقیق رفتار کامپوزیت ها در بارگذاری خستگی به منظور طراحی سازه های قابل اعتماد ضروری به نظر می رسد. ولی با توجه به رفتار متفاوت کامپوزیت ها نسبت به مواد سنتی معرفی معیاری که بتواند نماینده واقعی عمر خستگی این مواد باشد، بسیار مهم است. در این پژوهش، انرژی کرنش باقی مانده به عنوان یک معیار خستگی معرفی شده و در مدلی استاتیک و درشت مکانیکی برای پیش بینی عمر خستگی کامپوزیتی تک جهتی در جهت های مختلف استفاده شده است. در مدل ارایه شده در این پژوهش برخلاف مدل های بر پایه تنش، هر دو عامل کاهش سفتی و استحکام برای پیش بینی عمر خستگی به کار گرفته شده است. انرژی کرنش باقی مانده در هر چرخه با استفاده از مدل های سفتی و استحکام باقی مانده محاسبه شده است. نتایج تجربی موجود برای کامپوزیت های تک جهتی کربن – اپوکسی در نسبت های تنش صفر و 0.1 و وضعیت های تنش 50، 60، 70 و 80 درصد استحکام استاتیکی با نتایج پیش بینی شده به کمک مدل هم خوانی خوبی دارند.

با خشک کردن محلول ژلاتین در دماهای مختلف، فیلم های نازک ژلاتین با ساختار مولکولی متفاوت به دست می آید. مطالعه ساختار مولکولی این فیلم ها با فنون پراش پرتو X و گرماسنجی پویشی تفاضلی نشان می دهد که هر چه دمای خشک کردن کمتر باشد، ساختار مارپیچ گسترش می یابد و بخش بلوری در فیلم ها بیشتر می شود. در حالی که خشک کردن در دماهای بالا منجر به تشکیل ساختار حلقه حلقه می شود. اگر چه دمای انتقال شیشه ای در فیلم های ژلاتین با ساختار حلقه حلقه مانند قدری کمتر از مقدار آن در فیلم های مارپیچ است. اما گرمای ویژه این فیلم ها در دمای انتقال شیشه ای بیشتر است. بر هم کنش فیلم های ژلاتین با آب نیز متفاوت است. ظرفیت جذب آب در فیلم های ژلاتین که ساختار مولکولی منظم تری دارند بیشتر است، ولی از نظر ضریب نفوذ آب در فیلم ها تفاوتی در مرحله جذب و دفع مشاهده نمی شود. ضرایب نفوذ آب در نمونه های ژلاتین در رطوبت های نسبی مختلف، تفاوت قابل توجهی ندارد.

پلی اتیلن ایمیدها به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب از نظر مهندسی اهمیت بسیار زیادی یافته اند. یکی از راههای اقتصادی ساخت پلی اتیلن ایمید از پلی اتیلن است. در این پژوهش، پلی اتیلن سنگین پیوند خورده با مالئیک انیدرید و 1، -4 دی آمینو بوتان در زایلن جوشان با هم واکنش داده شدند. از واکنش انیدرید و دی آمین ابتدا آمید و کربوکسیلیک اسید حاصل شد. سپس، در اثر گرما و در مجاورت کاتالیزور اسیدی حلقه ایمیدی تشکیل شد. به کمک طیف سنجی تبدیل فوریه زیر قرمز محصول مراحل مختلف واکنش و تشکیل حلقه بررسی شد. شرایط و عوامل مختلف واکنش شامل دما، زمان و غلظت مونومر آمین به منظور بررسی پیشرفت واکنش و مقدار ژل در دمای جوش زایلن مورد توجه قرار گرفت. بررسی ها نشان داد که زمان حدود 10h و غلظت حدود 9 برابر دی آمین شرایط بهینه واکنش است. پایداری و خواص گرمایی و رئولوژیکی پلی اتیلن اولیه، پلی اتیلن پیوند خورده با مالئیک انیدرید و پلی اتیلن پیوند خورده با ایمید به کمک آزمون های تجزیه گرماوزنی، گرماسنجی پویشی تفاضلی و رئومتری اندازه گیری شد. همچنین، خواص فیزیکی پلی اتیلن ایمید نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که پلی اتیلن پیونده خورده با مالئیک انیدرید و پلی اتیلن پیوند خورده با ایمید خواص بهتری دارند.

کامپوزیت های چوب – پلاستیک به عنوان منبع جدید مواد اولیه در صنایع مختلف مطرح شده اند و کاربردهای بسیار زیادی در صنایع خودرو، ساختمان و مبلمان پیدا کرده اند. در این پژوهش، کامپوزیتی از چوب – پلاستیک با مقدار 40 درصد وزنی چوب در سه سطح از اندازه ذرات 100، 250 و 400mm در اکسترودر دو مارپیچ هم سو گرد تهیه شد. خواص کششی (مدول، استحکام و ازدیاد طول تا پارگی)، شاخص جریان مذاب و دمای واپیچش گرمایی به عنوان تابعی از اندازه ذرات چوب بررسی شد. افزون بر این، رفتار رئولوژیکی مذاب این کامپوزیت نیز مطالعه شد. با بررسی نتایج مشخص شد که چوب با اندازه ذرات درشت تر مقدار مدول را افزایش و مقدار استحکام تا پارگی را کاهش می دهد، ولی بر ازدیاد طول تا پارگی بی اثر است. شاخص جریان مذاب با کاهش اندازه ذرات کم شده و دمای واپیچش گرمایی مستقل از اندازه ذرات است. استحکام ضربه با افزایش اندازه ذرات چوب کاهش می یابد. پارامترهای رئولوژیکی در حالت دینامیک مانند گرانروی مختلط و مدول ذخیره با کاهش اندازه ذرات افزایش یافته و Tan d تقریبا در مقدار ثابتی باقی می ماند.

در این پژوهش، اثر مقدار پرکننده و زمان غوطه ورسازی در آب بر رفتار خزشی کامپوزیت های چوب – پلاستیک ساخته شده از پلی اتیلن سنگین ضایعاتی و آرد تخته فیبر نیمه سنگین (MDF) بررسی شد. اختلاط به وسیله اکسترودر دومارپیچی انجام شد و نمونه ها به کمک پرس گرم مسطح ساخته شدند. قبل از انجام آزمون خزش، مدول کشسان و استحکام خمشی کامپوزیت اندازه گیری شد. بررسی نتایج نشان داد که با افزایش مقدار آرد MDF از 60 به 70 درصد مدول کشسان افزایش یافته و پس از آن با افزایش مقدار آرد به 80 درصد مدول کشسان کاهش می یابد. همچنین، با افزایش مقدار آرد از 60 به 70 درصد مدول کشسان افزایش یافته و پس از آن با افزایش مقدار آرد به 80 درصد مدول کشسان کاهش می یابد. همچنین، با افزایش مقدار آرد از 60 به 80 درصد استحکام خمشی به طور خطی کاهش پیدا کرد. نتایج مطالعه خزش نشان داد که با افزایش مقدار آرد MDF مقاومت به خزش افزایش یافته و جذب آب روی رفتار خزشی کامپوزیت آرد چوب پلی اتیلن سنگین اثر منفی دارد. در تمام سطوح پرکننده، با افزایش زمان غوطه ورسازی نمونه ها در آب خزش نیز افزایش یافت.

هدف اصلی این پژوهش، بررسی زبری سطح لایه های حاصل از نانو الیاف پلی آکریلونیتریل (PAN) است. به این منظور، با تغییر غلظت محلول PAN از 11 به 15 درصد وزنی، لایه هایی از نانولایه PAN تهیه شد. سپس، با استفاده از روش آنتروپی (ENT) و میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) زبری سطح لایهها اندازه گیری و نتایج حاصل از دو روش مقایسه شد. برای ارزیابی زبری سطح با استفاده از روش AFM، مشخصه های زبری شامل بیشینه ارتفاع تصویر، متوسط ارتفاع ده نقطه، میانگین حسابی زبری و جذر میانگین مربعات زبری محاسبه و از مشخصه میانگین حسابی زبری به عنوان شاخص زبری سطح استفاده شد. با توجه به نتایج، مشاهده شد که افزایش غلظت محلول PAN از 11 به 15 درصد وزنی، منجر به افزایش قطر الیاف در نانولایه حاصل از 195 به 524nm شده است. همچنین، نتایج به دست آمده از اندازه گیری زبری سطح به هر دو روش AFM و ENT نشان دهنده افزایش زبری سطح لایه ها با افزایش قطر الیاف تشکیل دهنده آنهاست. در بررسی های آماری انجام شده ملاحظه شد که ضریب همبستگی بین نتایج زبری سطح حاصل از هر دو روش و قطر نانوالیاف بیش از 0.9 است. همچنین، مشاهده شد بین زبری سطح به دست آمده از دو روش از نظر آماری توافق خوبی وجود دارد.

در این پژوهش، توزیع وزن مولکولی چهار نمونه پلی پروپیلن تک نظم تجاری با استفاده از اطلاعات رئولوژیکی تخمین زده شد. مدول های دینامیکی G’(w) و G”(w) حاصل از اندازه گیری های رئولوژیکی در ناحیه ویسکوالاستیک خطی در محاسبه طیف زمان آسایش نمونه ها به کار گرفته شد و از آن جا مدول آسایش برشی مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت نیز، توزیع وزن مولکولی با استفاده از داده های مدول آسایش و تابع کرنل تیم در قانون اختلاط عمومی محاسبه و با نتایج تجربی حاصل از اندازه گیری های رنگ نگاری ژل تراوایی مقایسه شد. نتایج حاصل نشان داد که طیف نرمال شده زمان آسایش معیار مناسبی برای مقایسه کیفی توزیع وزن مولکولی نمونه هاست . به علاوه، با استفاده از تابع کرنل تیم امکان محاسبه نسبتا دقیق متوسط های وزن مولکولی نمونه های پلی پروپیلن تک نظم امکان پذیر است. اما انطباق دقیق منحنی های توزیع وزن مولکولی محاسباتی بر نتایج تجربی مستلزم تغییر پارامترهای پیش فرض مدل به ویژه پارامتر اختلاط b از 3.84 به حدود یک و همچنین کسر کردن سهم آسایش رز از طیف زمان آسایش است.

پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHAs) پلیمرهای زیست تخریب پذیری هستند که به وسیله میکروارگانیسم ها و در شرایط خاص تولید می شوند. هدف از انجام این پژوهش، بررسی اثر اسیدهای چرب فرار بر کمیت و کیفیت پلیمر تولیدی با استفاده از لجن فعال بوده است. بر اساس نتایج به دست آمده، وجود اسیدهای چرب فرار در ترکیب خوراک راکتور ناپیوسته مرحله ای، در مقایسه با هنگامی که فقط از ساکاروز به عنوان منبع کربن استفاده می شد، باعث افزایش 90 تا 130 درصدی بازده پلیمر تولیدی شده است. غلظت منبع کربن اضافه شده در راکتور تولید پلیمر نیز یکی از عوامل موثر در تولید PHAs است. هنگامی که استات و پروپیونات به تنهایی به عنوان منبع تامین کربن راکتور تولید پلیمر استفاده شدند، غلظت بهینه این دو اسید به ترتیب در محدوده 35-30 و 15-20mgC/L.h.g.SS معین شده است. همچنین، بر اساس نتایج این پژوهش، تغییر ترکیب خوراک راکتور تولید پلیمر بر کمیت و کیفیت محصول موثر است، به طوری که افزایش نسبت پروپیونات به استات باعث کاهش مقدار PHAs و همچنین افزایش نسبت 3- هیدروکسی والرات به 3- هیدروکسی بوتیرات در پلیمر تولیدی می شود. نتایج نشان می دهد، حداکثر مقدار PHAs هنگامی حاصل شده که سدیم استات به تنهایی به عنوان منبع تامین کربن استفاده شده است. همچنین، با افزایش مقدار پروپیونات از صفر به 100 درصد در سوبسترا، نسبت جرمی 3- هیدروکسی والرات در محصول از 6 به 85 درصد افزایش یافته است.