علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1392 | دوره:26 | شماره:4 (پیاپی 126) |تعداد مقالات:9

در کاربردهایی مانند فناوری مورفینگ، دارا بودن مقدار تغییر شکل و ناهمسانگردی زیاد یکی از ملزومات و مزایای بسیار کاربردی است. ورق های موج دار به دلیل داشتن هندسه مواج پتانسیل تغییرشکل زیاد را در اثر اعمال نیروی کششی دارند. در این پژوهش، برای بررسی مقدار تغییرشکل نهایی و ناهمسانگردی در ورق های کامپوزیتی موج دار نمونه هایی از جنس شیشه - اپوکسی با هندسه ذوزنقه ای ساخته شدند و در آزمون کشش و خمش در راستای طولی و عرضی موج قرار گرفتند. برای بررسی ناهمسانگردی در نمونه های موج دار، دو مفهوم بدون بعد ناهمسانگردی کششی و خمشی تعریف شد و براساس آن ناهمسانگردی به طور نظری و تجربی بررسی شد. همچنین، رفتار مکانیکی شامل ثابت های کشسان و ماتریس های سفتی مربوط به ورق های کامپوزیتی با هندسه ذوزنقه ای به طور نظری، با روش اجزای محدود و تجربی بررسی شد. نخست، سفتی های کششی و خمشی موثر در ورق های موج دار ذوزنقه ای استخراج شد و مدلی ساده برای پیش بینی رفتار مکانیکی این نوع ورق ها ارائه شد. سپس با استفاده از آنها ماتریس های سفتی کششی و خمشی این ورق ها استخراج شد. در ادامه نتایج به دست آمده از حل عددی و تحلیلی با نتایج حاصل از آزمون های تجربی روی ورق های کامپوزیتی مقایسه شد. پس از آن منحنی های نیرو- جابه جایی و همچنین مقدار تغییرشکل نهایی و ناهمسانگردی در نمونه های کامپوزیتی موج دار به طور تجربی بررسی شد. نتایج نشان می دهد، یکی از عوامل مهم (به نوعی مهم ترین عامل) در مقدار تغییرشکل نهایی، دامنه ورق است. به طور کلی با افزایش دامنه و تعداد اجزا در واحد طول، مقدار تغییرشکل نهایی افزایش می یابد، ولی با افزایش گام مقدار آن کاهش می یابد.

در این پژوهش، از اولئیک اسید به عنوان ماده ای آبگریزکننده برای اصلاح نانوالیاف سلولوز (CNF) استفاده شده است و اثر زمان واکنش و غلظت اسید چرب روی خواص آبدوستی نمونه های حاصل و همچنین اثر آن روی ویژگی های فیزیکوشیمیایی CNF مطالعه شده است. با افزایش مدت زمان واکنش درجه استخلاف (DS) افزایش یافت، اما ازدیاد غلظت اسید چرب، اثری بر افزایش آبگریزی CNF نداشت. نتایج آزمون طیف سنجی زیرقرمز (FTIR) موفقیت واکنش استری شدن را تایید کرد. با افزایش DS زاویه تماس سطح نمونه ها با آب افزایش یافت که نشان دهنده افزایش آبگریزی CNF اصلاح شده است. نتایج آزمون پراش پرتو X نشان داد، با افزایش DS، درجه بلورینگی و اندازه بلورها کاهش می یابد که نشان دهنده تخریب ساختار بلوری CNF در اثر واکنش با اولئیک اسید است. اصلاح سطحی CNF، پایداری گرمایی آن را کاهش داد و دمای تجزیه گرمایی را از 291 برای سلولوز طبیعی به 195 درجه سلسیوس برای CNF دارای بیشترین DS کاهش داد. تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) نشان داد، استری شدن با اولئیک اسید، در ساختار رشته ای نانوالیاف تغییر قابل توجهی ایجاد نمی کند. بنابراین، اصلاح سطحی CNF با اسید چرب هرچند باعث افزایش آبگریزی و امتزاج پذیری آن با پلیمرهای غیرقطبی می شود، اما، خواص فیزیکوشیمیایی آن را تغییر داده و باعث تضعیف خواص کاربردی آن نیز می شود.

در این پژوهش، اثر واکنش های تبادل استری روی رفتار تبلور، ذوب، و دینامیکی - مکانیکی آمیخته های پلی (اتیلن ترفتالات)- پلی (اتیلن نفتالات) تهیه شده به روش اختلاط مذاب بررسی شد. وقوع واکنش های تبادل استری به روش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن تایید شد. روش های گرماسنجی پویشی تفاضلی و آزمون دینامیکی - مکانیکی برای مطالعه اثر واکنش های تبادل استری روی رفتار تبلور، ذوب و دینامیکی - مکانیکی آمیخته ها به کار گرفته شد. مشاهده شد، با افزایش واکنش های تبادل استری، سازگاری مخلوط افزایش یافت. زمان و دما عوامل مهمی بودند که بر مقدار واکنش های تبادل استری اثر گذاشتند. مقدار تبلور پلی (اتیلن ترفتالات) در مجاورت پلی (اتیلن نفتالات) کاهش و برای پلی (اتیلن نفتالات) افزایش یافت. همچنین دمای بلورینگی مذاب هر دو فاز کاهش یافت. در چرخه دوم گرمایی تنها یک دمای انتقال شیشه ای مستقل از ترکیب مشاهده شد. مقدار تبلور سرد فاز پلی (اتیلن ترفتالات) در اثر آمیخته سازی کاهش یافت، در حالی که برای پلی (اتیلن نفتالات) کاملا از بین رفت. همچنین نتایج نشان داد، هر فاز به طور مجزا متبلور شد. کاهش دمای ذوب که حاکی از سازگاری مشهود آمیزه است، مشاهده شد. آزمون دینامیکی - مکانیکی نتایج طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن و گرماسنجی پویشی تفاضلی را تایید کرد. انتقالات گرانروکشسان ثانویه هر یک از فازها در آمیخته ها نیز بررسی شد. افزایش سطح پیک فاکتور اتلاف نشان دهنده سازگاری آمیخته به دلیل تشکیل کوپلیمرهای تصادفی در آمیخته های پلی (اتیلن ترفتالات)-پلی (اتیلن نفتالات) است.

در این پژوهش، ابتدا پلی (وینیل استات - کو- بوتیل متاکریلات) در مجاورت پتاسیم پرسولفات به عنوان اکسنده، در محلول آبی حاوی سدیم دودسیل بنزن سولفونات به عنوان امولسیون کننده تهیه شد. از روش تقطیر با بخار آب برای جداسازی مونومرهای باقی مانده در کوپلیمر تهیه شده استفاده شد. سپس، آنیلین در محلول تولوئن حاوی پلی (وینیل استات-کو-بوتیل متاکریلات) در سه غلظت 0.1 ،0.2 و 0.3 مولار مونومر از راه اکسایش شیمیایی پلیمر شد. به روش مشابه آنیزیدین از محلول کوپلیمر (وینیل استات-کو-بوتیل متاکریلات) در حلال تولوئن پلیمر و تهیه شد. از پلیمرهای لاتکس رسانای تهیه شده پس از خالص سازی به روش قالب ریزی، فیلم های نازکی روی لام های شیشه ای با ضخامت معین تهیه شد. خواص الکتروفعالیت پلیمرهای لاتکس رسانای پلی آنیلین- پلی (وینیل استات-کو- بوتیل متاکریلات) و پلی آنیزیدین- پلی (وینیل استات-کو-بوتیل متا آکریلات) به روش ولت سنجی چرخه ای (CV) بررسی به کمک نمودار ولتاگرام های حاصل، الکتروفعالیت پلیمرهای مزبور تایید شد. فیلم های تهیه شده به دلیل داشتن خواص الکتروفعالیت و رسانایی می توانند به عنوان پوشش ضدخوردگی به کار برده شوند. خاصیت ضدخوردگی فیلم های تهیه شده روی سطح فلز آلومینیم بررسی و به روش امپدانس به اثبات رسید. همچنین، ساختار پلیمرهای لاتکس رسانای پلی آنیلین- پلی (وینیل استات-کو - بوتیل متاکریلات) و پلی آنیزیدین- پلی (وینیل استات-کو-بوتیل متاکریلات) تهیه شده از طیف سنجی تبدیل فوریه زیرقرمز بررسی و ساختار شیمیایی آنها تایید شد. در نهایت رسانایی الکتریکی پلیمرهای لاتکس رسانای تهیه شده به روش رسانایی سنجی چهارنقطه ای اندازه گیری شد.

در سال های اخیر کاتالیزورهای فرامتالوسن بر پایه فلزات واسطه انتهایی جدول تناوبی مانند، نیکل، آهن، کبالت، پالادیم، پلاتین رشد چشمگیری در پژوهش های صنعت پلی اولفین داشته اند. این فلزات با لیگاندهای مناسب فعالیت و ویژگی های خاصی را در زمینه تولید پلی اولفین ها نشان داده اند. کاتالیزورهای بر پایه لیگاندهای حجیم بیس ایمین معمولا بسته به نوع ساختار لیگاند و گروه های قرار گرفته در ناحیه ارتو لیگاند آریلی آنها رفتار بسیار جالبی را نشان می دهند.هرچه این گروه های قرار گرفته در ناحیه ارتو حجیم تر باشند، احتمال انجام واکنش های حذف هیدروژن b کمتر می شود. در این پژوهش، ابتدا لیگاند 1، -4 بیس(2، -6 دی ایزوپروپیل فنیل) آسه نفتن از واکنش 2، -6 دی ایزوپروپیل آنیلین با ترکیب آسه نفتن کینون تهیه شد. از واکنش لیگاند سنتز شده با نمک نیکل دی برمید، کاتالیزور 1، -4 بیس(2، -6 دی ایزوپروپیل فنیل) آسه نفتن نیکل دی برمید تهیه شد. ساختار کاتالیزور به کمک آزمون های IR و NMR شناسایی شد. سپس، ازکاتالیزور تهیه شده برای پلیمرشدن اتیلن استفاده شد. عوامل مختلفی مانند دمای پلیمرشدن، نسبت کمک کاتالیزور به کاتالیزور و فشار گاز اتیلن در پلیمرشدن مطالعه شد. یکی از روش طراحی آزمون (Box Behnken) برای به حداقل رساندن تعداد آزمون ها استفاده شد. بیشترین فعالیت کاتالیزور kgPE/molNih در فشار 5atm اتمسفر از مونومر اتیلن، [Al]/[Ni]=1000 و دمای پلیمرشدن 25oC درجه سلسیوس به دست آمد. برخی از پلیمرهای سنتز شده به کمک روش های DSC و 13CNMR شناسایی شدند. بررسی ها وجود شاخه های متیل فراوان را در ساختار برخی از پلی اتیلن های تهیه شده نشان داد.

در این پژوهش، غشاهای آمیخته ای پلی یورتان (PU) سنتز شده بر پایه تولوئن دی ایزوسیانات، پلی تترا متیلن گلیکول (PTMG) و پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) به همراه پلی آمید -12 قطعه- پلی تترا متیلن گلیکول (PA12-b-PTMG) با روش تبخیر حلال تهیه شدند. پلی یورتان - پلی دی متیل سیلوکسان سنتز شده و غشاهای آمیخته ای (PU-PDMS/PA12-b-PTMG) به کمک FTIR،DSC و SEM شناسایی شدند. نتایج به دست آمده از FTIR برای پلی یورتان - پلی دی متیل سیلوکسان نشان داد، قله مربوط به ارتعاش کششی پیوند NCO، در cm-1 2270 کاملا محو شده است که این موضوع نشان دهنده کامل شدن واکنش نهایی است. بر اساس نتایج گرماسنجی پویشی تفاضلی، با افزایش مقدار PA12-b-PTMG در غشاهای آمیخته ای PU-PDMS/PA12-b-PTMG، سازگاری بین دو فاز بیشتر می شود. در تصاویر SEM مشاهده شد، در غشای آمیخته ای با %20 وزنی از PA12-b-PTMG، آمیخته به طور قابل توجهی در مقیاس بسیار ریز، همگن است. خواص تراوایی گاز غشاهای آمیخته ای به کمک گازهای نیتروژن، کربن دی اکسید و هلیم بررسی شد و تراوایی گازهای نام برده با خواص آمیخته ارتباط داده شد. مقایسه نتایج مقدار تراوایی غشای پلی یورتان- پلی دی متیل سیلوکسان خالص و غشاهای آمیخته ای نشان داد، این غشاها نسبت به گاز کربن دی اکسید بیشترین مقدار تراوایی و نسبت به گاز نیتروژن کمترین مقدار تراوایی را دارند. غشای آمیخته ای با %20 وزنی از PA12-b-PTMG دارای بیشترین تراوایی نسبت به گاز کربن دی اکسید (Barrer »105) بود. با اضافه شدن PA12-b-PTMG به ماتریس PU/PDMS، افزایش گزینش -پذیری ایده آل گاز هلیم در غشاهای آمیخته ای مشاهده شد. در میان غشاهای آمیخته ای با %5-20 وزنی از پلی آمید -12 قطعه- پلی تترا متیلن گلیکول افزایش مقدار گزینش پذیری جفت گازهای CO2/N2 تا حدود %244،He/N2 تا حدود %20 و CO2/He تا حدود %103 مشاهده شد. داده های تجربی تراوایی غشاهای آمیخته ای با داده های تراوایی محاسبه شده براساس مدل لگاریتمی افزایشی بهبود یافته، مقایسه شد.

در این پژوهش، ابتدا میکروکپسول های تشکیل شده از جداره اتیل سلولوز و هسته روغن کلزا به روش دومرحله ای تبخیر حلالی تهیه شد. شکل شناسی میکروکپسول های سنتز شده با به کارگیری روش های متداول از قبیل میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) و تعیین اندازه ذرات و توزیع آنها بررسی شد. سپس، خواص مکانیکی پوشش آکریلی آب پایه بر پایه کوپلیمر بوتادی ان استیرن کربوکسیل دار شده حاوی درصدهای مختلفی از میکروکپسول با اندازه گیری استحکام کششی و آزمون دینامیکی – مکانیکی بررسی شد. نتایج آزمون های شکل شناسی نشان داد، میکروکپسول هایی کروی شکل منظم با قطر تقریبی 10 تا 45 میکرون حاوی روغن کلزا با پوسته ای نسبتا زبر و متخلخل، با موفقیت تهیه شد. همچنین خواص عمومی مکانیکی فیلم لاتکس حاوی میکروکپسول های دارای روغن، بهبود یافت. بهترین نتیجه خواص مکانیکی با افزودن 1 تا 2 درصد وزنی میکروکپسول های دارای روغن، به دست آمد. این نتایج به دلیل اثر تقویت کنندگی میکروکپسول ها در فیلم لاتکس، پیش از کشش و اثر نرم کنندگی روغن آزاد شده بین زنجیرهای پلیمری و افزایش ازدیاد طول تا پارگی و افزایش مقاومت در برابر شکست و تخریب فیلم، در زمان بروز کشش و تنش، است. با افزایش درصد وزنی میکروکپسول ها در فیلم لاتکس (3 درصد وزنی) خواص عمومی فیلم لاتکس، به دلیل افزایش احتمال تجمع ذرات میکروکپسول، وجود روغن آزاد در فیلم و فصل مشترک ضعیف پلیمر و میکروکپسول، کاهش یافت. توزیع یکنواخت و پخش مناسب میکروکپسول های حاوی روغن خشک شونده در فیلم لاتکس، و پاره شدن میکروکپسول های به اندازه کافی بزرگ در زمان بروز تنش و رهاسازی روغن بین زنجیرهای پلیمر برای تسهیل حرکت آنها روی هم، از شرط های لازم برای حصول خواص مکانیکی مناسب فیلم لاتکس است.