علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1390 | دوره:24 | شماره:3 (پیاپی 113) |تعداد مقالات:8

به منظور بررسی تقویت اتصالات چوبی، اتصالات دوگانه برشی از چوب های کاج و صنوبر تهیه و با استفاده از اتصال دهنده پیچ و مهره به هم متصل شدند. صفحات پلاستیکی تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) در دو نوع مختلف تجاری و در ضخامت های 0.05 و1 mm  به عنوان تقویت کننده و پوشش روی اتصالات با استفاده از رزین اپوکسی، استفاده شد. هم چنین، به منظور حفظ ظاهر اتصال و نمای طبیعی چوب، در نیمی از نمونه ها از لایه نازک چوب نیز روی کامپوزیت استفاده شد. در مجموع 32 نمونه اتصال و 8 نمونه به عنوان شاهد ساخته شد. پس از آماده سازی نمونه ها، آزمون کشش روی آنها اجرا شد. نتایج نشان داد، مقدار بار و تنش اعمال شده با تقویت اتصال افزایش می یابد و در این ارتباط تنها اثر نوع صفحات کامپوزیتی معنی دار است و نوع گونه اثر معنی داری ندارد. هم چنین نتایج نشان داد، تقویت اتصالات موجب تغییر شکل شکست در نمونه های چوبی می شود، به طوری که هیچ یک از نمونه های تقویت شده در محل اتصال با پیچ دچار شکست نشده، تنها در محل پیچ دچار لهیدگی می شود. در نتیجه می توان گفت با تقویت اتصال، ضریب اطمینان سازه افزایش یافته و ترک های ناگهانی و عمیق در اتصال چوبی ایجاد نمی شود.

در پلیمر شدن رادیکالی انتقال اتم متیل آکریلات با درشت آغازگر پلی وینیل استات در محیط توده و دمای 90oC تغییرات تبدیل واکنش (Ln [M]0/[M]) به طور خطی با زمان افزایش یافت. مقدار ثابت سرعت پلیمر شدن ظاهری (kpapp) از شیب این تغییرات به دست آمد. این مقادیر برای محاسبه غلظت درشت رادیکال آزاد فعال در محیط واکنش استفاده شد. با افزایش غلظت کلرید مس II (غیرفعال کننده) مقادیر غلظت درشت رادیکال آزاد در محیط واکنش و ثابت سرعت پلیمر شدن ظاهری کاهش یافت. با استفاده از معادلات سینتیکی و منحنی تجربی معکوس ثابت سرعت پلیمر شدن ظاهری با غلظت کلرید مس II مقادیر ثابت سرعت فعال شدن و نسبت ثابت سرعت غیرفعال شدن به آغاز 2.576×10-4 L/mol.s و 222 به دست آمد. وزن مولکولی متوسط عددی کوپلیمرهای قطعه ای حاصل با روش رنگ نگاری ژل تراوایی (GPC) با تبدیل واکنش به شکل خطی افزایش یافت و به طور تقریبی مشابه مقادیر نظری بود. افزون بر این، به دلیل رفتار کنترلی- زنده در فرایند پلیمر شدن رادیکالی انتقال اتم با درشت آغازگر پلی وینیل استات، با افزایش درصد تبدیل واکنش مقدار توزیع وزن مولکولی کوپلیمرهای قطعه ای کاهش یافت. با افزایش (دو برابر) غلظت درشت آغازگر، کاتالیزور کلرید مس I و کاهش (نصف) غلظت مونومر متیل آکریلات در محیط واکنش، ثابت سرعت پلیمر شدن ظاهری و غلظت درشت رادیکال آزاد در محیط واکنش افزایش یافت. با افزایش غلظت درشت رادیکال در محیط واکنش و در نتیجه وقوع واکنش های اختتام، نسبت ثابت سرعت اختتام به تعادلی (kt/keq) نیز برای مونومر متیل-آکریلات مقدار 4.313×1020 به دست آمد. هم چنین، با افزایش غلظت درشت رادیکال آزاد و وقوع واکنش های اختتام، مقدار وزن مولکولی متوسط عددی کوپلیمرهای قطعه ای کاهش و توزیع وزن مولکولی آن پهن تر شدند.

در این پژوهش، نمک آلی- فلزی آلومینیم تری آکریلات (ALTA) با فرمول کلی (CH2=CHCOO)3 Al در دو مرحله سنتز و با استفاده از روش های طیف سنجی زیرقرمز، DSC و DTA شناسایی شد. سپس، این ترکیب به عنوان پرکننده واکنش پذیر در آمیزه کاری الاستومر اتیلن- پروپیلن- دی ان مونومر (EPDM) به کار برده شد. آمیزه هایی بر پایه EPDM همراه با دو تقویت کننده ALTA و نانوخاک رس با فرمول بندی یکسان و با تغییر در مقدار تقویت کننده تهیه شدند و اثر آنها روی خواص پخت و خواص مکانیکی آمیزه بررسی شد. بررسی نتایج نشان داد، با افزایش مقدار ALTA، استحکام کششی، مدول و ازدیاد طول تا پارگی افزایش بیشتری نسبت به نمونه های حاوی نانوخاک رس یافت. آمیزه های حاوی پرکننده ALTA سختی و سایش بهتری نیز نسبت به آمیزه های حاوی نانوخاک رس نشان داد. این افزایش خواص مکانیکی آمیزه های حاوی نمک های فلزی به پلیمر شدن آنها در طول فرایند وولکانش، ارتباط داده شد. ساخت این تقویت کننده ها، گام موثری در راستای دست یابی به پرکننده های ارزان تر و موثرتر در زمینه تقویت الاستومرها تلقی می شود.

امولسیون کننده ها از اهمیت بسزایی در واکنش های پلیمر شدن امولسیونی برخوردارند. مقدار و نوع امولسیون کننده روی تمام پارامترهای واکنش از جمله اندازه، توزیع ذرات و وزن مولکولی پلیمر موثر است. در این پژوهش، با توجه به اهمیت پلی وینیل کلرید امولسیونی، اثر مخلوط امولسیون کننده یونی سدیم لوریل سولفات و غیریونی استئاریل الکل روی پارامترهای مختلف واکنش پلیمر شدن امولسیونی وینیل کلرید بررسی شده است. نتایج نشان می دهد، اندازه ذرات پلی-وینیل کلرید با افزایش مقدار ترکیب درصد سامانه امولسیون کننده های یونی و غیریونی کاهش می یابد. با افزایش مقدار مونومر وینیل کلرید و ثابت بودن سایر اجزا در فرمول بندی، مقدار گرمای آزادشده واکنش در نقطه ژل افزایش یافت. وزن مولکولی پلیمر با افزایش دمای واکنش کاهش و با افزایش ترکیب درصد امولسیون کننده افزایش می یابد. بررسی ساختاری نمونه پلی وینیل کلرید سنتزی به کمک طیف های13C NMR  و FTIR گویای عدم وجود نقص در ساختار زنجیر پلیمر است. با بهینه کردن شرایط واکنش پلیمر شدن امولسیونی پودر وینیل کلرید سنتز شده دارای اندازه ذرات و توزیع مناسبی است که در پلاستی سول ها به کار می رود.

در این پژوهش، رفتار چهار پلیمر تجاری (کلتان، ویسکوتک، پاراتون و هایتک) مصرفی در صنعت روغن موتور کشور برای تعیین مناسب ترین پلیمر بهبوددهنده شاخص گرانروی بررسی شد. در این راستا رفتار گرانروی، پایداری برشی و هم چنین کارایی این نوع محلول های پلیمری در دمای کم برای لحظه آغاز به کار موتور (استارت) با یک دیگر مقایسه شد. رفتار گرانروی محلول های پلیمری دارای غلظت های مختلف 0.3، 0.5، 0.7 و %1 وزنی از نظر پارامترهای شیمی- فیزیکی هم چون گرانروی ویژه، گرانروی ذاتی، نسبت گرانروی، قدرت غلیظ کنندگی و شاخص گرانروی با یک دیگر مقایسه شدند. انرژی فعال سازی هر یک از محلول های پلیمری تولیدی نیز با استفاده از معادله آرنیوس محاسبه و کارایی پلیمرها در تغییر انرژی فعال سازی و کاهش حساسیت دمایی روغن بررسی شد. در ادامه پایداری برشی این نوع پلیمرهای تجاری در حالت محلول بررسی شد. از نتایج آزمون برشی، ارتباط معکوس پایداری برشی پلیمرها در محلول با وزن مولکولی آنها مشخص شد. در نهایت نیز رفتار پلیمرهای مورد مطالعه در دمای -15oC به منظور تعیین کارایی بهینه در لحظه آغاز به کار موتور بررسی شد. نتایج نشان داد، پلیمر هایتک با توجه به ساختار مولکولی آن نسبت به سایر پلیمرها کارایی بیشتری دارد. پلیمرهای پاراتون و ویسکوتک نیز رفتار نسبتا مشابهی دارند، اگرچه از نظر گرانروی سنجی ویسکوتک تا اندازه ای برتر از پاراتون و از نظر رفتار برشی پاراتون برتر از ویسکوتک است. پلیمر کلتان نیز تنها قدرت غلیظ کنندگی بیشتری دارد و از نظر کارایی برشی و کارایی در دماهای پایین برای لحظه آغاز به کار موتور نامطلوب است و نمی توان از آن در تولید روغن موتورهای باکیفیت استفاده کرد.

نانو کامپوزیت لیفی شکل از مخلوط پلی اتاکاپرولاکتون و نانوخاک رس کلویزیت 30B به کمک فرایند الکتروریسی تهیه شد. پس از تهیه لایه های نانولیفی از پلی اتاکاپرولاکتون خالص و نانوکامپوزیت پلی اتاکاپرولاکتون- نانوخاک رس، اثر غلظت محلول پلیمری و درصد وزنی نانوخاک رس مورد استفاده، بر ساختار نهایی نانوالیاف تشکیل شده بررسی شد. شکل شناسی و قطر نانوالیاف حاصل به وسیله میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی پویشی مطالعه شد. مشاهده شد، محلول %4 وزنی پلی اتاکاپرولاکتون خالص افشانده شده و طی فرایند الکتروریسی هیچ لیفی در محدوده ولتاژ اعمال شده تولید نشده است. این در حالی است که در غلظت های بیش از %8 امکان الکتروریسی وجود نداشت. هم چنین نتایج نشان داد، وجود پرکننده های معدنی نانوخاک رس، سبب تشکیل الیاف با نقص ساختاری کمتر شده است. در ساختار الیاف الکتروریسی شده پلی کاپرولاکتون خالص دانه هایی وجود دارد. اما، با افزودن نانوخاک رس دانه های کمتر و ساختار لیفی بسیار بهتری در محتوای رسی 1، 3 و %5 وزنی در نانو کامپوزیت ها تشکیل می شود، به طوری که ساختار یکنواخت تری در محتوای رسی 9 و %15 وزنی مشاهده شد. از طرف دیگر، وجود نانوخاک رس سبب شده است که میانگین قطری نانوالیاف کاهش یابد. گرانروی و رسانایی محلول های تهیه شده اندازه گیری شد. نتایج نشان داد، با افزایش غلظت پلی کاپرولاکتون و مقدار نانوخاک رس، گرانروی محلول پلی کاپرولاکتون افزایش می یابد. این درحالی است که وجود نانوخاک رس سبب افزایش رسانایی محلول می شود که کشیدگی محلول را حین ریسندگی افزایش داده و الیاف یکنواخت تر با دانه کمتر را در یک فرایند الکتروریسی نتیجه می دهد. با استفاده از نتایج اندازه گیری گرانروی و رسانایی محلول های ریسندگی، دلیل تغییر در شکل و قطر نانوالیاف تشکیل شده توضیح داده شده است. این نانوالیاف می تواند کاربرد گسترده ای در مهندسی بافت داشته باشد.

در صنایع پتروشیمی تولید کننده پلی وینیل کلرید (PVC)، ضایعات سنگین که شامل ترکیبات دارای دو یا چند کلر هستند، به هنگام خالص سازی اتیلن دی کلرید (EDC) به وجود می آیند. مقدار زیاد ترکیبات کلردار موجود در ضایعات سنگین امکان پلیمر شدن آن را با پلی سولفید قلیایی برای تشکیل پلی-سولفید پلیمر می دهد. بنابراین، ضایعات خطرناک برای محیط زیست را می توان بدون هیچ نوع مشکل زیست محیطی به پلی سولفید پلیمر تبدیل کرد. روش هایی برای سنتز پلی سولفید پلیمر از این ضایعات وجود دارد تا بتوان این پلیمر لاستیکی را برای اصلاح قیر مورد استفاده قرار داد. در این پژوهش، اثر پلی سولفید پلیمر (PSP) و پلی سولفید پلیمر تهیه شده از ضایعات سنگین (wPSP) بر قیر و آسفالت تهیه شده از آنها بررسی و مقایسه شده است. به این منظور، نمونه های 1، 3 و %5 از PSP وwPSP  به عنوان اصلاح کننده در قیر و آسفالت تهیه و خواص فیزیکی و مکانیکی آنها با یک دیگر مقایسه شده است. نتایج نشان داد، استفاده از این اصلاح کننده جدید باعث کاهش درجه نفوذ (PSP=%39.5 و wPSP=%27.6) و افزایش دمای نرمی (PSP=%17.8 و Wpsp=%11.6) در قیر و کاهش شیار شدگی در مخلوط آسفالتی می شود و اثر اندکی را در بهبود استحکام مارشال نمونه های آسفالتی (PSP=%4 و wPSP=%11.6) دارد.