علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1389 | دوره:23 | شماره:6 (پیاپی 110) |تعداد مقالات:7

تخریب نوری پلیمرها سبب افت خواص مکانیکی، اپتیکی و مقاومت های شیمیایی آنها می شود. در پوشش های سطح تخریب در اثر پرتو فرابنفش، رطوبت، دما و عوامل زیستی سبب ترک خوردگی و نیز زردی می شود. از این رو، در حفاظت از پلیمرهای مصنوعی و طبیعی سعی می شود، تا موادی به کار رود که با ساز وکاری مانع از تخریب پوشش و حتی زیرایند آن شود. در این پژوهش، اثر نانوسریم اکسید (سریا) در جلوگیری از تخریب نوری پوشش های شفاف پلی یورتان پایه آبی بررسی شده است. پوشش های شفاف پلی یورتان پایه آبی با مقادیر مختلف نانوسریم اکسید 0-1.44) درصد وزنی بر پایه مقدار رزین جامد) تهیه و به کمک دستگاه QUV، مقاومت جوی آنها ارزیابی شده است. تجزیه دینامیکی- گرمایی به همراه آزمون های نوری و طیف سنجی FTIR-ATR برای بررسی ساز وکار و مقدار تخریب این پوشش ها و هم چنین اثر نانوذرات در جلوگیری از تخریب انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد، نانوسریا با غلظت 1.44 درصد وزنی در پوشش بیش از 92.5 درصد از پرتو فرابنفش محدوده UV-B را جذب می کند. این نانو ذره با قابلیت جذب بسیار زیاد پرتو فرابنفش سبب کاهش تخریب و کاهش افت گروه های C-H و N-H در سامانه می شود.سرعت از دست رفتن قدرت جذب پرتو فرابنفش نانو سریا در فیلم در مقایسه با فیلم های حاوی جاذب های آلی حاکی از قابلیت حدود 2000 برابر این ترکیب درمقایسه با ترکیبات آلی جاذب فرابنفش است.

در این پژوهش، ابتدا هموپلیمر و کوپلیمرهای 4- کلرومتیل استیرن - استیرن در نسبت های مولی 0:1 ، 1:1، 3:1 و 5:1 به ترتیب از مونومرهای 4- کلرومتیل استیرن و استیرن تهیه شدند. هموپلیمر و کوپلیمرهای مزبور با پلیمرشدن رادیکالی به وسیله آغازگر آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل (AIBN) محلول در تولوئن خشک سنتز شد. سپس، گروه های کلرومتیل موجود روی زنجیر پلیمر به گروه های آزیدومتیل از راه واکنش جانشینی هسته دوستی در مجاورت واکنشگر سدیم آزید محلول در حلال دی متیل فرمامید خشک تبدیل شد. در نهایت، پلی پارا آمینواستیرن با نسبت های مختلف از گروه آمینو روی زنجیر پلیمر از هموپلیمر و کوپلیمرهای استیرنی دارای گروه های آزیدومتیل از راه واکنش نوآرایی اشمیت در مجاورت تری فلوئورومتان سولفونیک اسید تهیه شد. ساختار همو پلیمر و کوپلیمرهای تهیه شده در هر مرحله پس از خالص سازی با روش های طیف سنجی FTIR 13و C NMR, 1H NMR شناسایی و تایید شد. هم چنین، آزمون انحلال پذیری روی هموپلیمر و کوپلیمرهای تهیه شده در برخی حلال های آلی انجام شد.

در دو دهه گذشته استفاده از الیاف لیگنوسلولوزی برای تقویت کامپوزیت ها مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش، به منظور استفاده از الیاف خرما در تولید محصولات کامپوزیتی، این الیاف به روش شیمیایی خالص سازی شده و برای آگاهی از اثر این فرایند مقدار لیگنین، خاکستر، جذب رطوبت، قطر و استحکام کششی الیاف خام و خالص سازی شده، اندازه گیری و با یک دیگر مقایسه شدند. هم چنین، اثر خالص سازی روی ترکیبات شیمیایی الیاف به روش طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و خواص گرمایی با روش تجزیه گرمایی هم زمان (STA) بررسی شد. الیاف خالص سازی شده با نسبت های 10، 20 و 30 درصد وزنی در دو اندازه ریز و درشت با پلی اتیلن سنگین مخلوط و از آنها گلدان های کامپوزیتی به شیوه قالب گیری تزریقی تهیه شد. استحکام کششی، مدول کشسانی، کرنش بیشینه، جذب رطوبت و استحکام ضربه ای نمونه ها اندازه گیری و با استفاده از طرح فاکتوریل تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان می دهد، الیاف خالص سازی شده درصد لیگنین، خاکستر و قطر کمتر و استحکام کششی، مقاومت گرمایی و جذب رطوبت بیشتری نسبت به الیاف خام دارند. هم چنین، با افزایش درصد الیاف در کامپوزیت مقدار استحکام کششی، مدول کشسانی و درصد جذب رطوبت کامپوزیت افزایش ولی مقدار کرنش و استحکام ضربه ای کاهش می یابد. کامپوزیت های تهیه شده از الیاف ریز استحکام کششی، مدول کشسانی و استحکام ضربه ای بیشتری نسبت به کامپوزیت تهیه شده از الیاف درشت دارند، ولی درصد جذب رطوبت و کرنش بیشینه آنها کمتر است.

آمیزه پلی کربنات -(PC) آکریلونیتریل بوتادی ان استیرن (ABS) از آمیزه های تجاری بسیار مهمی است که کاربردهای متنوعی به ویژه در صنایع خودروسازی، لوازم الکتریکی و الکترونیکی دارد. با توجه به موارد مصرف این آمیزه در قطعاتی که کاهش اشتعال پذیری اهمیت می یابد، این مساله باید مدنظر قرار گیرد. ترکیبات فسفات دار مهم ترین دسته از افزودنی های بازدارنده اشتعال مورد استفاده در آمیزه PC / ABS هستند. لزوم عملکرد بازدارنده های اشتعال فسفات دار، استفاده از درصدهای زیاد غلظت (15-10 درصد وزنی) است. با توجه به این که درصدهای زیاد این افزودنی ها منجر به افت خواص فیزیکی- مکانیکی پلیمر می شود. بنابراین، استفاده از ترکیبات نانو به عنوان افزودنی بازدارنده اشتعال مدنظر قرار گرفته است. پژوهش های اخیر نشان می دهد، اگرچه ساختارهای نانوکامپوزیتی در پلیمرها اغلب منجر به بهبود قابل توجهی در کاهش اشتعال پذیری می شوند، ولی در کاهش آسانی اشتعال و زمان اطفای آتش بی اثرند. به همین منظور امروزه عمده توجه روی به کارگیری هم زمان نانوذرات با ترکیبات بازدارنده اشتعال متداول است. هیبرید این دو، افزون بر اثرگذاری بهینه در کاهش اشتعال پذیری، از مقدار مصرف افزودنی های بازدارنده اشتعال متداول می کاهد. از طرفی، منجر به بهبود خواص فیزیکی- مکانیکی پلیمر نیز می شود. در این پژوهش، اختلاط آمیزه PC / ABS با تری فنیل فسفات (TPP) به عنوان افزودنی بازدارنده اشتعال متداول و نانو خاک رس به عنوان افزودنی بازدارنده اشتعال نوین در اکسترودر دومارپیچی در محدوده دمایی 200-250oC انجام شد. اثر سامانه های هیبریدی نانورس TPP/ بر کاهش اشتعال پذیری آمیزه با استفاده از آزمون های متداول احتراق از قبیل آزمون گرماسنجی مخروطی، شاخص اکسیژن حدی و آزمون سوزاندن بررسی شد. افزون بر این، خواص مکانیکی شامل استحکام کششی، مدول و استحکام ضربه ایزود نیز اندازه گیری شد. نتایج آزمون های احتراق و خواص مکانیکی نشان می دهد، بهترین نتیجه مربوط به فرمول بندی هیبریدی PC / ABS+(TPP+Nano) است.

در این پژوهش، اثر نسبت وزنی کیتوسان - زیست پلیمر و نانوهیدروکسی آپاتیت - زیست پلیمر روی اندازه و توزیع اندازه، میزان گروه های NH2 و چگالی پیوندهای عرضی ریزگوی های ساخته شده از نانوکامپوزیت بر پایه ژلاتین – کیتوسان - نانوهیدروکسی آپاتیت بررسی شده است. برای ساخت ریزگوی ها روش امولسیون آب - روغن به کار برده شد. واکنش ایجاد پیوندهای عرضی در ساختار ریزگوی ها با استفاده از کربودی ایمید انجام شده است. اندازه ذرات با استفاده از میکروسکوپ نوری و شکل شناسی ریزگوی ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پویشی مطالعه شد. مقدار گروه های NH2 و چگالی پیوندهای عرضی با استفاده از روش رنگ سنجی با TNBS (2, 4, 6 - Trinitrobenzenesulfonic acid) بررسی شد. نتایج نشان می دهد، افزایش نسبت وزنی کیتوسان - زیست پلیمر باعث افزایش اندازه ذرات و کاهش یکنواختی آن، افزایش گروه های NH2 و چگالی پیوندهای عرضی در ساختار ریزگوی ها می شود. هم چنین، افزایش نسبت وزنی نانوهیدروکسی آپاتیت - زیست پلیمر باعث افزایش اندازه ذرات و افزایش یکنواختی آن، کاهش گروه های NH2 و کاهش چگالی پیوندهای عرضی در ساختار ریزگوی ها می شود. مطالعات SEM نشان می هد، در نسبت های وزنی متوسط کیتوسان - زیست پلیمر و نانو هیدروکسی آپاتیت - زیست پلیمر ریزگوی ها دارای ساختاری کاملا یکنواخت اند. در نسبت های بیشتر کیتوسان - زیست پلیمر ریزگوی ها دارای شکل شناسی کاملا ناهمگن و ترک دار می شوند.

توزیع اندازه ذرات پلیمر در فرایند پلیمر شدن تعلیقی نتیجه تعادل دینامیکی بین پدیده های شکست و چسبندگی است. عوامل متعددی روی سرعت های شکست و چسبندگی و درنهایت پایداری پلیمر شدن موثرند که از مهم ترین آنها می توان به نوع پایدار کننده و غلظت آن اشاره کرد. در این مطالعه اثر نوع و غلظت پایدار کننده، غلظت آغازگر و دما بر متوسط اندازه ذرات و توزیع آن در پلیمر شدن تعلیقی استیرن به طور تجربی بررسی شده است. نتایج تجربی نشان داد، اثر پایدار کننده های پلیمری مانند پلی وینیل الکل و پلی وینیل پیرولیدون بر کاهش چسبندگی ذرات و باریک شدن توزیع آنها بیش از پایدار کننده معدنی تری کلسیم فسفات است. با افزایش غلظت پایدار کننده اندازه متوسط ذرات کاهش یافت، درحالی که با افزایش غلظت آغازگر، اندازه متوسط ذرات و گستردگی توزیع آنها افزایش یافت. با کاهش دمای پلیمر شدن نیز ذراتی با اندازه متوسط کمتر و توزیع باریک تر به دست آمد.

در صنعت فرایندهای کیسه خلاء و اتوکلاو برای ساخت کامپوزیت های گرماسخت رایج هستند به طوری که با اعمال فشار میزان حباب معمولا به کمتر از 5% می رسد. واکنش پخت رزین فنولی تراکمی است و محصولات جانبی واکنش به شکل گاز آزاد می شوند. در کار حاضر برای ساخت کامپوزیت های فنولی - آزبست از روش فرایندی کیسه خلاء تنها و اتوکلاو ساده ساخته شده در این پژوهش، استفاده شد و اثر شرایط فرایندی روی کامپوزیت های ساخته شده بررسی شد. فرایند کیسه خلاء تنها، به تنهایی قادر به کنترل موثر بخارها را ندارد و حباب زیادی در کامپوزیت ها بوجود می آید. برای سامانه کامپوزیت مورد نظر، چرخه پخت فرایند اتوکلاو (نمودارهای دما- فشار)، طوری طراحی شد تا بخار آب ایجاد شده در واکنش پخت رزین فنولی به طور موثر کنترل شده و کامپوزیتی با حباب کم و خواص مکانیکی بالا تولید شود. کیفیت کامپوزیت ها به کمک میکروسکوپ نوری، اندازه گیری مقدار حباب و خواص مکانیکی بررسی شد. مقدار حباب کامپوزیت های فنولی برخلاف کامپوزیت های معمولی، با افزایش فشار تا 3bar کاهش یافته، ولی بعد از آن افزایش می یابد. مقدار حباب کامپوزیت های ساخته شده با اتوکلاو تا 124% کمتر، چگالی، استحکام و مدول خمشی آنها به ترتیب13 %، 24% و 27% بیشتر است.