علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1390 | دوره:24 | شماره:2 (پیاپی 112) |تعداد مقالات:11

در این پژوهش، نانوکامپوزیت بر پایه رزین وینیل استر (Derakane 470-300) و نانوخاک رس (Cloisite 30B) تهیه شد. اثر ترکیب درصدهای مختلف نانوخاک رس شامل 1، 3 و 5 درصد وزنی بر شکل شناسی، خواص مکانیکی و جذب آب نانوکامپوزیت های رزین وینیل استر بررسی شد. برای این منظور، از آزمون های پراش پرتو X زاویه کم (SAXS)، میکروسکوپ الکترونی پویشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و اندازه گیری خواص مکانیکی استفاده شد. تصاویر TEM و طیف های SAXS از نمونه های دارای 1 و 3 درصد وزنی نانوخاک رس ساختار کاملا ورقه ای و نمونه دارای %5 ساختار کاملا بین لایه ای را نشان دادند. نتایج آزمون های مکانیکی بیانگر آن است که خواص مکانیکی نسبت به رزین خالص بهبود یافته است. مقدار جذب آب در تمام نمونه های حاوی نانوخاک رس کاهش یافت، به طوری که در نمونه حاوی %1 نانوخاک رس کلویزیت 30B مقدار جذب آب به نصف مقدار در رزین خالص رسید. سختی آمیزه ها با افزودن 1 درصد نانوخاک رس از 40 به 57 بارکول به مقدار 43 درصد افزایش یافت.

تخریب گرمایی اکسایشی دو رزین مایع گرانرو 1، 2- پلی بوتادی ان و 1، 4- پلی بوتادی ان به وسیله روش های گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) و گرماوزن سنجی (TGA) بررسی شده است. هم چنین، اثر ضخامت نمونه روی سینتیک اکسایش به کمک روش های TGA و DSC در دمای ثابت 100oC و فشار اتمسفر مطالعه و با یک دیگر مقایسه شد. در نهایت تغییر ساختار ایجاد شده در 1، 4- پلی بوتادی ان به روش رزونانس مغناطیسی هسته کربن (13C NMR) بررسی و تشکیل گروه های اپوکسید به عنوان عمده ترین محصول اکسایش تشخیص داده شد. تشکیل کربن گروه اپوکسید در ناحیه 58.6 ppm، کربن متیلن مجاور گروه اپوکسید در ناحیه24.0 ppm  و کربن گروه متین از گروه اپوکسید نیز در جابه جایی شیمیایی 86.7 ppm نشان دهنده تغییر در ساختار 1، 4- پلی بوتادی ان است. نتایج نشان داد، بر خلاف 1، 4- پلی بوتادی ان، 1، 2- پلی بوتادی ان به علت داشتن ایزومر 1، 2- وینیل در ساختار تحت تاثیر اکسایش گرمایی قرار نمی گیرد و تغییری در ساختار آن ایجاد نمی شود. این در حالی است که در 1، 4- پلی-بوتادی ان افزایش وزن، به علت جذب اکسیژن و مصرف پیوند دوگانه، مشاهده می شود. افزون بر این مشاهده شد، با افزایش ضخامت نمونه، مقدار افزایش وزن به ازای واحد وزن نمونه کاهش می یابد.

نانوکامپوزیت پلی (استیرن-کو-بوتیل آکریلات)- خاک رس به روش پلیمر شدن رادیکالی انتقال اتم درجا با استفاده از فعال کننده تولید شده با انتقال الکترون در مجاورت خاک رس اصلاح شده با نسبت مولی برابر از دو ماده سطح فعال دودسیل تری متیل آمونیوم برمید و وینیل بنزیل تری متیل آمونیوم کلرید سنتز شد. ماهیت زنده پلیمرشدن با توزیع وزن مولکولی باریک و شاخص پراکندگی در محدوده 1.15-1.13  تایید شد. وجود ساختارهای بین لایه ای و ورقه ای در پلیمر زمینه با الگوهای پراش پرتو X ((XRD و تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری مشاهده شد. نتایج به دست آمده از گرماوزن سنجی، پایداری گرمایی جزیی را برای نمونه های نانوکامپوزیتی نسبت به کوپلیمر خالص نشان داد. نتایج به دست آمده از گرما سنجی پویشی تفاضلی کاهش دمای انتقال شیشه ای با افزایش خاک رس را برای نمونه های نانوکامپوزیتی نشان داد. کاهش وزن مولکولی نانوکامپوزیت ها و تضعیف برهم کنش های بین زنجیرها از جمله دلایل این کاهش به شمار می آیند. ساختار شیمیایی کوپلیمر حاصل با طیف سنج رزونانس مغناطیس هسته ای هیدروژن تایید و ترکیب کوپلیمر نیز مشخص شد.

کولار از الیافی است که به منظور تقویت کامپوزیت ها در صنایع مهم از قبیل کشتیرانی، نظامی و نساجی استفاده می شود. پلیمر اولیه کولار یا پلی آرامید پارافنیلن ترفتالامید از دسته پلیمرهای آرایش یافته بلور مایع است. وجود گروه های آروماتیک در زنجیر اصلی منجر به تشکیل مولکول های میله ای صلب در این پلیمر می شود و استحکام و مدول زیادی را در الیاف آن ایجاد می کند. وجود ناخالصی در الیاف این پلیمر منجر به کاهش بازده و کارایی الیاف می شود. در این پژوهش، پلی پارافنیلن ترفتالامید (PPTA) از پلیمر شدن تراکمی فنیلن دی آمین و ترفتالوییل دی کلرید در محلول متیل پیرولیدون و نمک کلسیم کلرید (NMP-CaCl2) ساخته شد. آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه زیرقرمز (FTIR) و پراش پرتو X ((XRD به ترتیب برای شناسایی پیوندهای شیمیایی و صفحات بلوری این پلیمر استفاده شد. سولفوریک اسید غلیظ، حلال پلی پارافنیلن ترفتالامید است. بنابراین، پلیمر در سولفوریک اسید %96 حل شد. محلول پلیمر پس از تزریق به مخزن آب مجهز به هم زن مغناطیسی جامد شد. هم زمان با جامد شدن پلیمر، نیروی کششی حاصل از دوران گرداب منجر به آرایش یافتگی مولکول های میله ای صلب PPTA در جهت جریان دورانی آب شد و آن را به شکل الیاف درآورد که بلافاصله به کمک نیروی همان گرداب به الیاف با طول کم شکسته و این الیاف خشک شدند. تصاویر SEM تهیه شده از الیاف، ذرات منظمی را بر سطح آنها نشان داد. نتایج آزمون های FTIR و XRD نشان داد، جنس این ذرات منظم، نمک سدیم سولفات است. اثر نمک سدیم سولفات به عنوان ناخالصی در الیاف با طول کم مطالعه شد.

اثر نانوذرات الماس بر خواص مکانیکی و استحکام اتصال چسب های دندانی عاجی بررسی شد. سامانه چسبنده عاجی آزمایشی حاوی مقادیر 0، 0.05،0.1 ، 0.2، 0.50 و 1 درصداز ذرات نانوالماس تهیه شد. برای پخش بهتر نانوذرات محلول چسب به مدت  3minدر معرض فراصوت قرارگرفت. محلول چسب حاوی مونومرهای 2، 2- بیس [4- (2- هیدروکسی- 3- متاکریلوکسی پروپیل) فنیل[ پروپان (Bis-GMA)، یورتان دی متاکریلات (UDMA)، 2- (هیدروکسی اتیل) متاکریلات (HEMA) و 2-اتیل- 2- (هیدورکسی متیل)- 1، 3 - پروپان دی ال تری متاکریلات (TMPTMA)، حلال اتانول و سامانه آغازگر نوری شامل کامفورکینون (CQ) و N، N' - دی متیل آمینواتیل متاکریلات (DMAEMA) بود. آزمون های استحکام کششی قطری، استحکام خمشی، مدول خمشی و آزمون عمق پخت و استحکام اتصال ریزبرشی برای بررسی خواص چسب انجام شد. هم چنین، سطح شکست در فصل مشترک چسب با کامپوزیت به وسیله دستگاه میکروسکوپ الکترونی مشاهده شد. تحلیل آماری نتایج با استفاده از آزمون آماری ANOVA انجام شد. در آزمون استحکام کششی قطری، تفاوت معنی داری بین استحکام نمونه های چسب مشاهده نشد. استحکام خمشی نمونه شامل 0.1 درصد وزنی نانوالماس، به مقدار %85 و مدول خمشی آن به مقدار %13 افزایش یافت. در عین حال، آزمون اتصال ریزبرشی، افزایش چسبندگی به دندان را در مقایسه با چسب پایه، در ترکیب درصد 0.1 و ترکیب درصد 0.2 به ترتیب 70 و 79 درصد نشان داد. در آزمون ضدباکتری چسب ها، برای تعیین خاصیت ضدباکتری ماده نانوالماس به عنوان پرکننده چسب عاجی دندان، روی باکتری های پاتوژن ماننداستافیلوکوک اورئوس و استرپتوکوکس گروه A (بتاهمولتیک) و باکتری های فرصت طلب مانند استافیلوکوک اپیدرمیدیس و ساپروفتیکوس و باکتری مقاوم مانند انتروکوکوس فکالیس، به روش های پورپلیت و انتشار از قرص و کمترین غلظت بازدارنده رشد مقدار پاک سازی باکتری به وسیله ماده نانوالماس بررسی شد که در روش پورپلیت رشد باکتری برای نانوذرات الماس مشاهده نشد. اما، نمونه های چسب حاوی این نانوذرات خاصیت ضدباکتری نشان ندادند.

تنش های پسماند در چندلایه ای های کامپوزیتی به عوامل مختلفی هم چون شرایط پخت، خواص مواد، جهت و چیدمان لایه ها بستگی دارد. از مهم ترین عوامل اثرگذار بر مقادیر این تنش ها، رفتار گرماکشسانی کامپوزیت هاست. خواص کشسانی و تنش های پسماند در اثر بارگذاری گرمایی چرخه ای ثابت نیست و تغییرات آن غیرخطی است. بنابراین در پژوهش حاضر، اثر بارگذاری گرمایی چرخه ای بر تغییرات غیرخطی مدول، تنش شکست و تنش های پسماند چندلایه ای مطالعه شده است. برای اعمال شوک، دستگاه آزمایشی مناسب با اختلاف دما و تعداد چرخه های مناسب طراحی و ساخته شد. سپس، چندلایه ای های متعامد شیشه اپوکسی به روش چیدمان دستی تهیه و در اثر اعمال بارگذاری با تعداد چرخه های متفاوت قرار گرفتند. با انجام آزمایش کشش روی نمونه ها پیش و پس از اعمال شوک تغییرات مدول کشسانی، استحکام شکست، تنش و اثر آنها بر تنش های پسماند در تعداد چرخه های مختلف مطالعه شده است. با استفاده از رفتار واقعی کامپوزیت، تنش های پسماند در چندلایه ای های کامپوزیتی به روش بهینه شده کلاسیک ارزیابی و مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد، رفتار غیرخطی کامپوزیت، اثر زیادی بر مقادیر تنش های پسماند دارد و با ترد شدن نمونه کرنش های پسماند ثابت است، اما مدول کشسان و تنش های پسماند کاهش می یابد.

سینتیک پلیمر شدن رادیکالی رزین هیبریدآلکید-آکریلیک آب پایه به روش ریزامولسیونی ناپیوسته با به کارگیری آغازگرهای اکسایشی- کاهشی (TBHP/Fe2+/EDTA/AsAc و TBHP/Fe2+/EDTA/SFS) در دمای 45oC (در دمای کمتر نسبت به آغازگرهای گرمایی) و آغازگرهای گرمایی (KPS، BPO و (AIBN برای انتخاب مناسب ترین آغازگر، بررسی شده است. در پایان همه واکنش ها برای کاهش مونومرهای آزاد باقی مانده از روش پس پلیمر شدن استفاده شد که در نتیجه آن درصد تبدیل مونومر در تمام لاتکس ها افزایش و خواص تشکیل فیلم بهبود یافت. نتایج حاصل از سینتیک پلیمر شدن رادیکالی ریزامولسیونی نشان می دهد، در مواردی که از سامانه آغازگرهای اکسایشی- کاهشی همراه با کاتالیزور فلزی Fe2+ و عامل کی لیت ساز EDTA استفاده می شود، رادیکال ها به سرعت و در دمای کمتر ایجاد می شوند و کنترل بهتر دمای راکتور را امکان پذیر می سازد. طوری که در این کار با به کار بردن سامانه آغازگر اکسایشی - کاهشی TBHP/Fe2+/EDTA/SFS در دمای کمتر 45oC)) درصد تبدیل مونومر %98 حاصل شد و سرعت پلیمر شدن نیز در 45oC نسبت به سامانه آغازگرهای گرمایی در محدوده دمایی 75-80oC بسیار زیاد بود.

تعیین ضریب اصطکاک لاستیک با سطوح دیگر از عوامل کلیدی در مطالعه برهم کنش قطعات لاستیکی با سطوح ناهموار (در ابعاد میکرومتر تا میلی متر) مانند برهم کنش لاستیک-جاده است. ضریب اصطکاک آمیزه های لاستیکی با عواملی همچون خواص گرانوکشسانی آمیزه، خواص ناهمواری سطح و عوامل فرایندی مانند فشار اسمی و سرعت لغزش در ارتباط است. به دلیل نیاز مبرم به اندازه گیری ضریب اصطکاک لاستیک روی سطوح مختلف و تعیین اثر عوامل ذکر شده، دستگاهی طراحی و ساخته شد که قابلیت تغییر پیوسته فشار اسمی و سرعت لغزش را دارد. آمیزه رویه تایر سواری، به عنوان یکی از پرکاربردترین آمیزه ها در بحث اصطکاک و سایش لاستیک، برای ارزیابی دستگاه مورد نظر انتخاب شد. محدوده خواص گرانوکشسانی این آمیزه با تغییر ترکیب درصد لاستیک های استیرن-بوتادی ان  (SBR)و بوتادی ان  (BR)معین شد. همچنین، اثر ناهمواری سطوح با انتخاب کاغذهای سیلیکون کاربید با زبری متفاوت بررسی شد. بررسی های آماری نشان داد، دستگاه اندازه گیری ضریب اصطکاک دقت زیادی دارد و بررسی اثر این عوامل را بر ضریب اصطکاک لاستیک میسر می سازد. افزایش فشار اسمی و سرعت لغزش به ترتیب باعث کاهش و عبور از بیشینه در ضریب اصطکاک شد. در ضمن، ضریب اتلاف آمیزه و عدم تقارن توزیع ناهمواری سطح بیشترین اثر را بر تغییرات ضریب اصطکاک لاستیک دارد.