علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1398 | دوره:32 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

فرضیه حساس کردن سامانه های هیدروژلی نانوکامپوزیتی به محرک چندگانه متضمن افزایش کارایی آن ها از نظر سرعت و دامنه پاسخگویی است. افزودن نانونقره به سامانه هیدروژلی نانوکامپوزیتی کیتوسان-پلی(وینیل الکل)-نانوخاک رس حساس به محرک دوگانه (دما و pH)، موجب افزایش حساسیت سامانه انتخاب شده به محرک سوم یعنی میدان الکتریکی و در نتیجه افزایش سرعت پاسخگویی کلی سامانه می شود. روش ها در این پژوهش، کاهش نمک نقره به نانونقره با روش سنتز سبز در سامانه هیدروژل نانوکامپوزیتی کیتوسان-پلی(وینیل الکل)-نانوخاک رس و استفاده از کاهنده کیتوسان و پایدارکننده پلی(وینیل الکل) انجام شد. تشکیل نانونقره با آزمون طیف نمایی UV-Vis و نحوه توزیع و پراکنش آن ها در سامانه نانوکامپوزیتی با آزمون میکروسکوپی الکترونی پویشی بررسی شد. بررسی مشخصه های ساختاری نانوکامپوزیت هیدروژلی با آزمون FTIR انجام شد. ولت سنجی چرخه ای برای ارزیابی رسانندگی الکتریکی سامانه به کار گرفته شد. یافته ها پیک ظاهرشده در طول موج محدوده 410nm به کمک طیف بینی UV-Vis، سنتز نانونقره را تایید کرد. ریزنگار های SEM، توزیع و پراکنش یکنواخت نانونقره را در سامانه نشان داد. نتایج حساسیت سامانه پاسخگو به محرک چندگانه نشان داد، وجود نانونقره، سرعت پاسخگویی سامانه را در محلول های اسیدی و بازی افزایش داده است. بیشینه نسبت تورم سامانه در pH برابر 2 و دمای 55 درجه سلسیوس و کمینه آن در pH برابر 5 و دمای 20 درجه سلسیوس مشاهده شد. وجود نانونقره موجب افزایش سه برابر سرعت پاسخگویی سامانه حساس به محرک دوگانه (دما و pH) و افزایش 1. 5 برابر نسبت تورم آن شد. با اعمال میدان الکتریکی در pH برابر 2 زمان پاسخگویی سامانه از چند ساعت به چند دقیقه و نسبت تورم آن به 1. 7 برابر افزایش یافت.

فرضیه دو نوع پلیمر آکریلی و سیلوکسانی عملکرد خوبی در دفع آب از سطح ماده معدنی مانند سنگ دارند. این خاصیت سبب می شود، آن ها گزینه های مطرح برای حفاظت از سطوح متخلخل معدنی مانند سطح آثار سنگی باشند. مزیت دیگر استفاده از این کوپلیمرها، آب پایه بودن و زیست تخریب پذیری آن هاست. روش ها در این مطالعه، سنگ های کلسیم کربنات برای بستر استفاده شدند. با اضافه کردن نانوذرات سیلیکا به دو نوع پلیمر آکریلی و سیلوکسانی، تغییر خواص پوشش ها بر سطح ماده معدنی بررسی شد. بدین منظور، نمونه ها با آزمون های مختلف نظیر جذب آب در زمان های مختلف، تغییر رنگ در اثر پیرسازی شتاب یافته، بررسی رفتار آب گریزی با اندازه گیری زاویه تماس، سختی سنجی و گرماوزن سنجی بررسی شدند. شکل شناسی و سطح مقطع پوشش ها با میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مطالعه شد. شناسایی این مواد با آزمون های مختلف انجام شد. یافته ها کارایی دو پلیمر آکریلی و سیلوکسانی به تنهایی و نیز در مقایسه با هم و پس از افزودن نانوسیلیکا با آزمون های مختلف ارزیابی شد. این مطالعه نشان داد، افزودن ذرات سیلیکا به هر دو پلیمر خواص آب گریزی سطح را بهبود می بخشد. همچنین، نانوذرات سیلیکا، شکل شناسی سطح پوشش را تغییر داده و باعث افزایش زبری سطح می شوند. افزون بر این، نانوذرات سیلیکا پایداری پوشش ها را در برابر شرایط پیرسازی شتاب یافته، بهبود می بخشند و سبب تغییرات رنگ کمتری پس از پیرسازی می شوند. همچنین، افزایش نانوذرات سیلیکا میانگین سختی اندازه گیری شده در هر دو نوع پوشش پلیمری را افزایش داده و سبب افزایش مقاومت گرمایی پوشش ها نیز می شوند.

فرضیه به دلیل خواص منحصر به فردی از قبیل چگالی کم، قیمت مناسب، تغییرشکل پذیری زیاد و فراوش پذیری آسان، پلیمرهای حافظه شکلی کاربردهای بسیار زیادی را در صنایع مختلف پیدا کرده اند. در این پژوهش، خواص حافظه شکلی نانوکامپوزیت های بر پایه پلی یورتان-نانوصفحه گرافن بررسی شده است. فرضیه اصلی در این پژوهش بهبود عملکرد حافظه شکلی با افزودن نانوصفحه های گرافن بود. روش ها ابتدا، دو نمونه پلی یورتان با فرمول بندهای مختلف برای تهیه نمونه ها با قطعه های سخت مختلف سنتز شدند. سپس، نانوکامپوزیت دارای گرافن از آن ها با روش محلولی تهیه شد. دو ساختار متفاوت از پلی یورتان با ترکیب درصدهای متفاوت فاز سخت مختلف (24. 4 و %23. 9) تهیه شدند. آزمون های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپی الکترون پویشی (SEM)، گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC)، بازیابی و ثبات شکلی (به عنوان شاخص های عملکرد حافظه شکلی) برای بررسی سنتز و خواص پلی یورتان و رفتار حافظه شکلی نمونه ها به کار گرفته شدند. یافته ها طیف های FTIR نشان داد، پلی یورتان با موفقیت سنتز شده است. ریزنگارهای SEM پراکنش خوب نانوصفحه های گرافن را در ماتریس پلی یورتان تایید کرد که تقریبا عاری از وجود کلوخه ها و انبوهش ذرات بودند. هیچ پیک مشخصه ای از ذوب و بلورینگی در دمانگاشت های DSC برای نمونه های پلی یورتان بر پایه تولوئن دی ایزوسیانات دیده نشد. بدین معنی که پلی یورتان سنتزشده بدون ساختارهای بلوری و منظم بوده و کاملا بی شکل است. در حالی که نمونه های پلی یورتان بر پایه هگزامتیلن دی ایزوسیانات پیک های مشخصی در هر دو مرحله رفت و برگشت آزمون DSC نشان دادند که می تواند حاکی از جدایی فاز بارز بین نواحی سخت و نرم و تشکیل ساختار بلوری باشد. مقادیر بازیابی و ثبات شکلی نمونه ها در محدوده %90-70 بود. مقایسه این مقادیر برای نمونه های خالص و نانوکامپوزیت نشان داد، با افزایش نانوصفحه های گرافن قابلیت بازیابی و ثبات شکلی بهبود یافته است.

فرضیه افزایش رسانندگی گرمایی آمیزه های لاستیکی از نظر توزیع یکنواخت خواص در نقاط مختلف قطعه لاستیکی و نیز کاهش زمان پخت حائز اهمیت است که بر کیفیت و قیمت نهایی محصول اثر می گذارد. پودر آلومینای به دست آمده از فناوری پیرولیز افشانه ای دارای شکل شناسی مناسبی است، بنابراین می تواند پرکننده موثری در آمیزه های تایر باشد. روش ها شکل شناسی، ترکیب و اندازه بلور پودر جدید با استفاده از SEM، وXRD و پخش سنج بررسی شد. پودر به فرمول بندی آمیزه رویه تایر بر پایه SBR/BR اضافه و خواص پخت، مکانیکی و نیز رفتار رسانندگی گرمایی آمیزه تعیین شد. خواص نفوذپذیری گرمایی، با نرم افزار شبیه ساز Abaqus و به کمک نیم رخ دمایی تجربی به دست آمده برای مرکز قطعه لاستیکی محاسبه شد. یافته ها مشخص شد، رسانندگی گرمایی لاستیک با وجود پرکننده آلومینا تا 3phr بهبود می یابد. افزایش ضریب نفوذپذیری گرمایی به بهبود پدیده انتقال فونون در ماتریس لاستیک با وجود این پرکننده رسانای گرمایی در کنار دوده نسبت داده شد. بهبود شایان توجهی نیز در رشد ترک دی متیا با وجود این پرکننده جدید دیده شد. سایر خواص مکانیکی به جز مقاومت پارگی تغییرات معنی داری نشان نداند. با وجود این، نتایج آزمون رئومتری نشان داد، سرعت پخت آمیزه ها با وجود این پودر کاهش می یابد. این رفتار کاهشی به ماهیت اسیدی سطح و وجود گروه های هیدروکسیدی در آن نسبت داده شد. بنابراین، برای اظهار نظر نهایی درباره قابلیت این پرکننده در کاهش زمان پخت تایر نیاز است تا مطالعه جامعی انجام شود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

فرضیه کاهش مقاومت غلتشی تایر نقش بسیار مهمی در دستیابی به کاهش CO2 و گرمایش جهانی دارد. از این رو، توجه ویژه ای برای پیش بینی اتلاف انرژی در آمیزه رویه توسط سازندگان تایر شده تا آمیزه هایی با اتلاف انرژی پایین طراحی و به کار گرفته شوند. در این پژوهش، مدل مکانیکی سه گانه متشکل از مدل ابرکشسان سه جمله ای Ogden، مدل گرانروکشسان غیرخطی Bergstrom-Boyce همراه با مدل نرم شدگی تنش Ogden-Rouxbrgh برای بیان رفتار مکانیکی نیرو-تغییر مکان لاستیک پیشنهاد شد. روش ها ابتدا دو مجموعه آمیزه لاستیکی بر پایه آمیخته کائوچوهای SBR/BR محلولی و امولسیونی تقویت شده با دو نوع دوده و سیلیکای اصلاح شده سطحی ساخته شدند. مقدار کل پرکننده ثابت و برابر 80phr درنظر گرفته شد. هر مجموعه شامل سه آمیزه با مقادیر مختلف از پرکننده ها بود. بدین ترتیب که در آمیزه اول 80phr دوده بدون سیلیکا و در آمیزه های دوم و سوم به ترتیب 20 و 40phr سیلیکا به جای دوده جایگزین شدند. رفتار مکانیکی کششی آمیزه های پخت شده روی نمونه نواری شکل با عرض 2cm که زیر بار رفت و برگشتی قرارگرفته بود و نیز آزمون کشش با استاندارد ASTM D-412 C تعیین شدند. الگوریتم چرخه ای بهینه سازی شده بر اساس مدل اجزای محدود نمونه نواری شکل ساخته شده در نرم افزار Abaqus به همراه دو جزء انطباق نتایج و بهینه سازی (Nelder-Mead) در نرم افزار Isight طراحی شد. از این الگوریتم برای تعیین پارامترهای مدل مکانیکی استفاده شد. یافته ها نتایج به دست آمده از شبیه سازی با داده های تجربی حاکی از دقت زیاد مدل پیشنهادی است. پیش بینی اثر نوع کائوچوی SBR (محلولی یا امولسیونی) و نوع و مقدار پرکننده (دوده و سیلیکا) به کمک پارامترهای پیش بینی شده مدل مطالعه شد. نشان داده شد، ارتباط بسیار خوبی بین تغییرات این پارامترها با ساختار کائوچو و نحوه عملکرد پرکننده ها وجود دارد. همچنین مشخص شد، کائوچوی SBR محلولی نسبت به نوع امولسیونی %50 عملکرد بهتری دارد و نیز افزودن سیلیکا موجب کاهش %25 تا %35 اتلاف انرژی می شود.

فرضیه هدف از این پژوهش بررسی اثر بار خمشی بر رسانندگی الکتریکی کامپوزیت های کربن-اپوکسی دارای انواع نانوذرات مختلف بود. نمونه های توسعه یافته باید ضمن داشتن استحکام خمشی کافی، رسانندگی الکتریکی پیشنهادشده در استاندارد موسسه انرژی آمریکا را داشته باشند تا در ساخت الکترودها استفاده شوند. روش ها بدین منظور، از نانو ذرات دوده، نانولوله های کربن و گرافیت انبساط یافته همراه با الیاف کربن و رزین اپوکسی برای ساخت نمونه ها استفاده شد. ذرات دوده، نانولوله کربن و گرافیت انبساط یافته با مقادیر وزنی بهینه (25، 10 و %15) به کامپوزیت کربن-اپوکسی اضافه شده و آستانه رسانندگی الکتریکی نمونه ها مطابق روش استحکام چهارنقطه ای اندازه گیری شد. متوسط آستانه تراوایی رسانندگی الکتریکی برای کامپوزیت های دارای دوده، گرافیت انبساط یافته و نانولوله کربن به ترتیب 23. 2، 27. 3 و %24. 7 به دست آمد. سپس، نمونه های مزبور زیر بار خمش قرار گرفته و به ازای 0. 5، 1، 1. 5، 2 و 2. 5mm جابه جایی عرضی، مقدار رسانندگی الکتریکی حین بارگذاری و پس از باربرداری اندازه گیری شد. یافته ها نتایج این پژوهش نشان داد، مقدار کاهش رسانندگی الکتریکی در نمونه های کربن-اپوکسی دارای نانو لوله های کربنی ناشی از خمش کمترین مقدار و در نمونه های کربن-اپوکسی دارای دوده بیشترین مقدار بود. در ادامه، نمونه ها مطابق استاندارد خمش سه نقطه ای زیر بار خمشی قرار گرفتند و مقدار استحکام خمشی نمونه ها به دست آمد. با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی کیفیت توزیع نانوذرات در نمونه ها مطالعه شد. یافته های این پژوهش می تواند در ساخت الکترودهای کامپوزیتی رسانایی استفاده شود که زیر بار خمشی (مخازن الکتروستاتیک نمک زدایی نفت خام) قرار می گیرند.