علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1389 | دوره:23 | شماره:2 (پیاپی 106) |تعداد مقالات:7

نانوذرات پلیمری با پلیمرهای زیست سازگار و زیست تخریب پذیر، انتخاب مناسبی هستند به عنوان حامل داروهای ناپایدار یا داروهایی که در لوله گوارش جذب کمی دارند. در این پژوهش، نانوذرات کیتوسان حاوی سالیسیلیک اسید به عنوان داروی مدل، به روش امولسیون شبکه ای شونده در روغن تهیه شد. عوامل مختلف دینامیکی شامل سرعت هم زن، زمان اضافه کردن فاز آبی به فاز روغنی و مراحل جداسازی با توجه به نحوه اضافه کردن فاز آبی به فاز روغنی بررسی شد. پس از آن، با یافتن پارامترهای بهینه، محتوا و رهایش دارو از نانوذرات فرمول بندی بهینه مطالعه شد. نتایج نشان داد با این روش، فرمول بندی بهینه با سرعت هم زن2000 rpm  و اضافه کردن فاز آبی طی  30 minبه فاز روغنی، کوچک ترین ذرات (پیک توزیع اندازه ذرات در محدوده100nm ) حاصل می شوند. مقدار محتوای داروی این ذرات 35% (وزنی - وزنی) است. رفتار رهایشی آنها تا 4 ساعت اول از مدل هیگوچی پیروی می کند و پس از آن تا 48 h رهایش اندازه گیری شد که مقدار میزان آن ناچیز بود.

در این پژوهش، غشاء نفیان 117 با ذرات SiO2 به وسیله روش سل - ژل دوپه شده است. از آنجاکه پدیده حل شدن ذرات دوپه شده اهمیت زیادی در کاربردهای پیل سوختی پلیمری دارد، بنابراین، شرایط واکنش برای ایجاد ذرات پایدارتر در زمینه غشا از راه طراحی آزمایش عاملی کامل بهینه شده است. نتایج طراحی آزمایش نشان می دهد، شرایط بهینه واکنش که در آن شسته شدن ذرات دوپه شده کمترین مقدار است، دمای C60، بدون اضافه کردن اسید و همراه با متورم سازی است. پس از به دست آمدن شرایط مطلوب واکنش، سایر غشاها در آن شرایط تهیه و از نظر جذب آب و ظرفیت تبادل پروتونی مورد مقایسه شدند. افزون بر آن، دمای انتقال شیشه ای نمونه ها به وسیله تجزیه DSC اندازه گیری شده و در نهایت به منظور بررسی عملکرد، غشاها در مجموعه آزمایشگاهی پیل سوختی پلیمری ارزیابی شدند. مقدار جذب آب نمونه های کامپوزیتی در درصدهای کم مقدار دوپه شده، بیشتر از مقدار آن برای نفیان اصلاح نشده بود. مقدار جذب آب در درصد بهینه دوپه شدن ذرات) SiO2 7 درصد وزنی) برابر 44 درصد به دست آمد که 26 درصد بیشتر از مقدار آن برای نفیان اصلاح نشده است. ظرفیت تبادل پروتونی غشاها نیز با افزودن SiO2 افزایش پیدا کرده است. نتایج اندازه گیری دمای انتقال شیشه ای نشان می دهد، وارد کردن ذرات معدنی به زمینه غشا، پایداری گرمایی آن را برای کارکرد در دماهای بالا افزایش می دهد. نتایج بررسی کارایی غشاها در مجموعه پیل سوختی پلیمری در دو دمای 70 و 110 C نشان می دهد، افزودن ذرات SiO2 برای کارکرد در دماهای بالاتر بسیار مفید بوده است. به طوریکه در دمای  110 Cمنحنی قطبش غشای کامپوزیتی با 7 درصد وزنی همواره بالاتر از نفیان قرار داشته و به طور نمونه در چگالی جریان 200mA/cm2 بهبود کارایی دو برابر در ولتاژ پیل مشاهده می شود.

پیش بینی زمان پخت قطعات لاستیکی همواره از مسایل بسیار مهم در صنعت لاستیک به شمار می آید. پیش بینی تاریخچه گرمایی و مقدار پخت در نقاط مختلف قطعه با استفاده از معادلات و مدل های حاکم بر رفتار انتقال گرما و سینتیک پخت یکی از بهترین روش ها برای بهینه سازی فرایند پخت است. در این پژوهش، معادلات انتقال گرما و سینتیک پخت در یک قطعه لاستیکی از راه شبیه سازی رایانه ای با استفاده از توسعه زیربرنامه کمکیUMATHT، به کمک نرم افزار ABAQUS در حالت دوبعدی و در مختصات استوانه ای (متقارن محوری)، در دو مرحله پخت درون قالب و خنک شدن بیرون از قالب حل شده است. در نظر گرفتن وابستگی ضرایب معادله انتقال گرما به دما و مقدار پخت، انجام محاسبات سینتیکی و در نظر گرفتن رسانش تماسی در محل تماس قطعه و قالب برای افزایش دقت مدل از جمله ویژگی های مدل توسعه یافته است. مقایسه بین تاریخچه گرمایی محاسبه شده به کمک مدل با داده های اندازه گیری شده با ترموکوپل نشان داد که مدل از دقت زیادی در پیش بینی نیم رخ دما و در نتیجه مقدار پیش رفت واکنش در هر دو مرحله برخوردار است.

دماهای انتقال شیشه ای نظری با استفاده از معادلات بارتون (Barton)، کویی (Kwei) و توپولوژیکی برای انواع پلیمرهای سه گانه قطعه ای، پلی وینیل استات (اول) – قطعه - (متیل آکریلات – کو - متیل متاکریلات) (دوم)، با کسرهای مولی و وزنی مختلف از متیل آکریلات و متیل متاکریلات در کوپلیمر اتفاقی (قطعه دوم) محاسبه شدند. مبنای محاسبات، ارتباط میان معادلات نظری با کسر واحدهای تکراری کوپلیمرهای اتفاقی و ارتباط خطی میان شاخص های توپولوژیکی مرتبط با ساختارهای اتمی واحدهای وینیل استات، متیل آکریلات و متیل متاکریلات در معادلات توپولوژیکی بود. نتایج تجربی دمای انتقال شیشه ای قطعه دوم از تغییرات نظری حاصل از معادلات بارتون و کویی انحراف مثبت داشت. بنابراین، با افزودن اثر نحوه توزیع واحدهای تکراری کوپلیمر (مقادیر R با روش های رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن و آماری بدست می آید) در معادله بارتون و اثر برهم کنش های میان زنجیرها (مقدار 14.9 برایq ) در معادله کویی، تغییرات نظری به شکل منحنی با داده های تجربی منطبق شدند. با روش توپولوژیکی دمای انتقال شیشه ای k308 برای قطعه پلی وینیل استات به دست آمد که به مقدار تجربی k310 نزدیک بود. افزون بر این، دمای انتقال شیشه ای به دست آمده برای قطعه دوم با روش خطی تا حدودی به داده های تجربی نزدیک بود و با کسر مولی متیل متاکریلات در کوپلیمر اتفاقی، این مقادیر افزایش یافتند.

ژل های آلی پلیمری شبکه ای در چند سال اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. ژل کننده حلال های آلی به طور عمومی بر پایه ترکیبات کوچک مولکول یا درخت سان تهیه می شوند. در این پژوهش، ژل آلی جاذب الکل از راه واکنش پلیمرشدن شبکه ای با استفاده از مونومر آکریلی سولفون دار به نام 2- آکریل آمیدو 2- متیل پروپان سولفونیک اسید (AMPS)  تهیه شد. پلی اتیلن گلیکول دی آکریلات و آمونیوم پرسولفات به ترتیب به عنوان شبکه ساز و آغازگر گرمایی استفاده شدند. قدرت جذب با خنثی کردن گروه های اسیدی در ابرجاذب ها افزایش می یابد. اثر درجه خنثی سازی بر افزایش قدرت جذب الکل ژل های بر پایه AMPS مطالعه شد. نتایج نشان می دهد، قدرت جذب الکل و آب به شکل غیرمنتظره با افزایش درجه خنثی سازی در ژل های تهیه شده کاهش می یابد. اثر درجه خنثی سازی بر خواص گرمایی، ریولوژیکی و مکانیکی ژل ها نیز بررسی شد. طبق نتایج، افزایش درجه خنثی سازی سبب افزایش دمای انتقال شیشه ای، پایداری گرمایی و افزایش مدول ذخیره ژل ها می شود.

در این پژوهش، امکان تولید میکرولیفچه و نانولیفچه پلی پروپیلن از فیلم بررسی شده است. فیلم از مخلوط نایلون 6 و پلی پروپیلن و پلی پروپیلن پیوندی با مالئیک انیدرید تولید شد. آمیخته پلیمری در دو حالت همراه با سازگارکننده و بدون آن تهیه شد. پس از آن لیفچه ها در چهار مرحله متوالی تولید شدند. در مرحله اول از آمیخته پلیمرها به وسیله اکسترودر دانه و در مرحله بعد، از این دانه های مخلوط در اکسترودر دیگری فیلم تهیه شد، سپس، فیلم ها با نسبت های کشش مختلف در دمای محیط زیر عملیات کشش سرد قرار گرفتند. در مرحله چهارم با دستگاه سوکسله و با استفاده از فرمیک اسید، نایلون 6 حل و لیفچه ها استخراج شدند. فیلم ها و لیفچه ها به کمک میکروسکوپ الکترون پویشی و طیف جذبی زیرقرمز مطالعه و بررسی شدند. مشاهده شد، ذرات فاز پراکنده پلی پروپیلن طی فرایند اکسترو‍‍ژن و کشش تغییر شکل می دهند و در نهایت به شکل ذراتی دراز و باریک (لیفچه) درمی آیند. قطر لیفچه های نهایی در مخلوط پلیمری حاوی سازگارکننده، کوچک تر و یکنواخت تر از مخلوط پلیمری فاقد سازگار کننده بود. کوچک ترین لیفچه های به دست آمده دارای قطری نزدیک به300nm  بودند و نسبت طول به قطر آنها بیش از 150 تخمین زده شد. منحنی تنش - ازدیاد طول فیلم ها سه ناحیه متمایز کشسان، تسلیم و سخت شدن را نشان می دهد، ناحیه کشسان ناحیه کوچکی است و پس از آن گردنی شدن و افزایش طول بدون افزایش تنش مشاهده می شود. در ناحیه سخت شدن، ازدیاد طول همراه با افزایش شیب در منحنی تنش - ازدیاد طول مشاهده می شود. تغیر شکل ذرات پلی پروپیلن در ناحیه انتهایی دیده شد و تغییر شکل آنها حین پاره شدن فیلم شدیدتر است.

در این پژوهش، فرایند ساخت محصول افزایشی منیزیم کلرید با نسبت ثابت C2H5OH/MgCl2  برابر 3 در زمان های 5، 10، 20، 50، 90 و120 h  و در دمای 120°C انجام گرفته است. سپس با استفاده از فن سردکردن مذاب، محصولات افزایشی به دست آمده دانه بندی شده اند. ساختار بلوری محصولات افزایشی به دست آمده با فن XRD بررسی و مساحت سطح آنها با روش  BET اندازه گیری شده است. نتایج حاصل نشان می دهد، تغییرات عمده ای در سطح مخصوص محصولات افزایشی ساخته شده با زمان نگهداری حاصل نشده است اما در الگوی XRD، با افزایش زمان نگهداری، سه جذب مشاهده شده در ناحیه15°>2q  به یک جذب تیز تبدیل می شوند. در ادامه، نمونه های محصولات افزایشی ساخته شده به روش شیمیایی الکل زدایی شده و دوباره سطح مخصوص آنها اندازه گیری و ساختار نمونه ها بررسی شده اند. نتایج حاصل نشان دهنده افزایش سطح مخصوص پس از الکل زدایی از 3.6 به 284.7m2/g است. در الگوی XRD جذب های سه گانه مشاهده شده در ناحیه 15°>2q برای کلیه نمونه ها حذف و جذب ضعیف مربوط به ساختار بی شکل جای گزین آنها شده است. در ادامه کار، پلیمرشدن پروپیلن با استفاده از کاتالیزورهای ساخته شده از این پایه ها انجام و ملاحظه شد که با افزایش مساحت سطح پایه و نیز زمان پلیمرشدن مقدار و واکنش پذیری کاتالیزور به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد.