علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1396 | دوره:30 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

اثر ید مولکولی بر وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی پلی استیرن تولید شده در پلیمرشدن رادیکالی استیرن بررسی شد. پلیمرشدن رادیکالی استیرن شروع شده با آغازگر 2، ׳2- آزوبیس (ایزوبوتیرونیتریل) (AIBN) در دمای 70oC و در مجاورت مولکول ید انجام شد. از آزمون های رنگ نگاری ژل تراوایی (GPC) و طیف بینی رزونانس مغناطیسی پروتون (H NMR) برای شناسایی پلیمرها استفاده شد. نتایج این آزمون ها شامل تبدیل واکنش، وزن مولکولی متوسط و توزیع وزن مولکولی با نتایج به دست آمده برای پلیمرشدن رادیکالی استیرن شروع شده با آغازگر AIBN در دمای مشابه، در غیاب مولکول های ید مقایسه شد. نتایج نشان داد، ید اثر بسزایی بر وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی پلیمر نهایی سنتز شده دارد و به خوبی قابلیت کنترل پلیمرشدن را با سازوکار پلیمرشدن رادیکالی انتقال ید معکوس دارد و به تولید پلیمری با وزن مولکولی l10600g/mol و توزیع وزن مولکولی 1.3 منجر شود. با توجه به اهمیت دوره القا در پلیمرشدن رادیکالی انتقال ید معکوس، دوره القا با افزایش دما تا 120 درجه بسیار کوتاه تر شد و گونه های تشکیل شده طی این دوره به کنترل بهتر وزن مولکولی منجر شدند. همچنین، با توجه به اینکه مولکول های ید در ابتدا به عنوان بازدارنده رادیکالی عمل می کنند، نقش وجود بازدارنده رادیکالی 4-ترشیوبوتیل کتکول در کنار مولکول های ید در پلیمرشدن رادیکالی استیرن شروع شده با آغازگر AIBN بررسی شد. مشاهده شد، وجود بازدارنده رادیکالی، مانع از مصرف مولکول های ید به وسیله رادیکال های حاصل از تجزیه آغازگر شیمیایی و تشکیل آلکیل هالید طی دوره القا می شود.

رزین اپوکسی دارای خواص مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی و گرمایی مطلوب است و در برابر خزش مقاومت نشان می دهد. با وجود این خواص، رزین اپوکسی پخت شده شکننده است و مقاومت ضربه کمی دارد. در این مطالعه به منظور رفع این مشکلات، از پلیمر گرمانرم پلی سولفون و نانوصفحه های گرافن به عنوان افزودنی تقویت کننده برای بهبود انعطاف پذیری پوشش اپوکسی استفاده شد. بنابراین، اثر افزودن درصدهای مختلف پلی سولفون (0.5، 1، 2.5 و 5%) و نانوصفحه های گرافن (%0.5) روی خواص رزین اپوکسی به وسیله آزمون های گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC)، استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه و آزمون تعیین درصد ژل بررسی شد. نتایج نشان داد، استحکام کششی رزین اپوکسی با افزودن پلی سولفون افزایش یافته است و از سوی دیگر نانوصفحه های گرافن انعطاف پذیری نمونه دارای %1 پلی سولفون را بهبود داده است. مطالعه خواص گرمایی نمونه های پخت شده با آزمون DSC تغییر دمای انتقال شیشه ای ماتریس اپوکسی را بر اثر واردشدن پلی سولفون نشان می دهد. همچنین، با افزایش نانوذرات گرافن به آمیزه دارای پلی سولفون، مدول کاهش یافت که به دلیل کاهش درصد شبکه ای شدن است. آزمون مقاومت در برابر ضربه نشان داد، نمونه دارای %1 وزنی پلی سولفون و %0.5 گرافن دارای بیشترین استحکام و مقاومت ضربه است. رزین های تهیه شده از این نوع آمیزه های رزین اپوکسی می تواند در تهیه انواع پوشش های انعطاف پذیر و مقاوم در برابر خوردگی استفاده شود.

امروزه فناوری های نوین ساخت به روش بر هم افزا مانند لایه گذاری هم جوش در حوزه های مختلف صنعت نظیر مدل سازی، ماشین سازی، صنایع هوافضا و نیز علوم پزشکی به نحو چشمگیری در حال گسترش است، که علت آن را می توان قابلیت این روش در ساخت قطعه های کاربردی با هندسه های پیچیده در مدت زمان کوتاه تر و با هزینه کمتر نسبت به روش های متداول دانست. از این رو، شناخت متغیرهای موثر بر فرایند لایه گذاری هم جوش با توجه به اثر انکارناپذیر آن ها در کیفیت قطعات پلیمری ساخته شده، حائز اهمیت است. در این مقاله، اثر متغیرهای فراورش مانند ضخامت لایه ها، زاویه رشته نشانی و صفحه چاپ بر خواص کششی و زبری نمونه های ساخته شده از پلی لاکتیک اسید به روش لایه گذاری هم جوش، ارزیابی شده است. نتایج حاکی از آن است که در شرایط انتخاب شده برای چاپ، با کاهش ضخامت لایه ها، استحکام و تا حدی مدول کششی افزایش پیدا می کند. بیشترین مقدار استحکام و مدول کششی برای نمونه هایی به دست می آید که زاویه رشته نشانی آن ها صفر درجه بوده و در صفحه XYZ به ضخامت لایه 0.05 mm چاپ شده باشند. مطالعات میکروسکوپی نشان داد، در ضخامت های کم، لایه های پلیمری به هم جوش خورده و مرز بین لایه ای از بین می رود. اما، در ضخامت های زیاد، فضاهای خالی زیادی میان لایه ها به وجود می آ ید که باعث تمرکز تنش شده و در نهایت سبب کاهش استحکام قطعه چاپ شده می شوند. همچنین، نتایج زبری سنجی از سطح نمونه ها نشان داد، با افزایش ضخامت لایه ها، زبری سطح نیز افزایش می یابد.

در این پژوهش، نانوکامپوزیت های برپایه آمیخته لاستیکی SBR/ENR50 با ترکیب درصد 50.50 دارای 5 و 10 phr نانوخاک رس (کلویزیت15 A) و نیز دو نوع تقویت کننده نانوخاک رس و20 phr دوده با روش اختلاط مذاب تهیه شدند. آمیخته های لاستیکی به وسیله فرایند پرتو الکترونی در دوزهای پرتودهی 50 و 100 kGy شبکه ای شدند. برای مقایسه، نمونه مرجع با 35 phr دوده در سامانه پخت گوگردی معمولی تهیه شد. مقدار ژل شدن نمونه ها با اندازه گیری کسر ژلی مشخص شد. نتایج نشان داد، نمونه دارای 5 phr نانوخاک رس و 20 phr دوده دارای بیشترین مقدار کسر ژلی است. خواص دینامیکی- مکانیکی شامل مدول ذخیره، مدول اتلاف و ضریب اتلاف نمونه ها با استفاده از آزمون دینامیکی- مکانیکی (DMA) ارزیابی شد. نتایج نشان داد، گرچه پراکنش مناسب در نمونه دارای 10 phr نانوخاک رس و20 phr دوده وجود دارد. اما، کاهش بیشینه ضریب اتلاف در نمونه دارای 5 phr نانوخاک رس و20 phr دوده در دوز پرتودهی 100 kGy نسبت به نمونه مرجع مشهود است. در حالی که مدول ذخیره نمونه مرجع از این نمونه بیشتر است. خواص مکانیکی مانند استحکام کششی، تنش در ازدیاد طول های 200، 100 و %300 و درصد ازدیاد طول نمونه ها با استفاده از دستگاه کشش ارزیابی شد. نتایج خواص مکانیکی شامل افزایش استحکام کششی و تنش در ازدیاد طول های مختلف در نمونه دارای 5 phr نانوخاک رس و 20 phr دوده نسبت به نمونه مرجع نتایج پیشین را تایید کرد. در تصاویر SEM مربوط به نمونه های دارای دو پرکننده دوده و نانوخاک رس در دوز پرتودهی 100 kGy زبری سطح بیشتری مشاهده شد.

در کار حاضر، انتقال گرما در آمیزه های لاستیکی مصرفی در رویه تایرهای سواری مطالعه شده است. سه مجموعه پنج تایی آمیزه ساخته شد که در آن ها از دو نوع کائوچوی SBR امولسیونی و محلولی (با و بدون روغن اضافی) و پنج ترکیب درصد دوده-سیلیکای اصلاح شده استفاده شد. برای مقایسه، سه آمیزه مرجع بدون استفاده از هیچ نوع پرکننده ای ساخته شدند. ضریب نفوذ گرمایی با روشی جدید تعیین شد که برپایه حل وارون مساله انتقال گرما به کمک نرم افزار های Abaqus و Isight قرار دارد. نشان داده شد، در تمام نمونه های دارای پرکننده وابستگی شدید ضریب نفوذ گرمایی به دما وجود دارد. در توجیه این مطلب سه پدیده وجود دارد که عبارت از افزایش فواصل بین مولکولی و انرژی لرزشی در اثر افزایش دما و اختلاف بین ضریب نفوذ گرمایی پلیمر و پرکننده است. به همین دلیل تغییرات در ریز و درشت ساختار کائوچوی SBR و نسبت دوده به سیلیکا اثر قابل ملاحظه ای بر چگونگی این تغییرات دارد. به عنوان مثال، کاهش تعداد نقاط انتهایی در کائوچوی SBR محلولی موجب کم شدن اثر کاهش فواصل بین مولکولی می شود. به همین دلیل، آمیزه های برپایه این نوع کائوچو در مقادیر کم سیلیکا کاهش کمتری را در ضریب نفوذ گرمایی با افزایش دما نسبت به آمیزه های برپایه کائوچوی امولسیونی نشان می دهند. با افزایش سیلیکا و ایجاد اتصالات عرضی شیمیایی بین زنجیر های پلیمر و پرکننده نیز پدیده مشابهی رخ می دهد و اثر انرژی لرزشی بیشتر می شود. روغن نیز به عنوان ماده کوچک مولکول با حرکت بین زنجیرها موجب تسهیل در انتقال گرما و افزایش موقت ضریب نفوذ گرمایی در محدوده 60oC تا 80oC می شود.

در این پژوهش، اثر نانوذرات سیلیکای کلوئیدی بر خواص مکانیکی، گرمایی و رئولوژی پلی وینیل استات تولیدی به وسیله پلیمرشدن امولسیونی درجا ارزیابی شد. بدین منظور، لاتکس پلی وینیل استات دارای %1.5 نانوذرات سیلیکای کلوئیدی ساخته و نتایج با نمونه بدون نانوذرات مقایسه شد. برای بررسی اثر نانوذرات بر استحکام برشی پلی وینیل استات خالص و اصلاح شده از آزمون کشش استفاده شد. اثر نانوذرات بر دمای انتقال شیشه ای، پایداری گرمایی و مقدار زغال گذاری پلی وینیل استات خالص و نانوکامپوزیت آن به ترتیب با استفاده از آزمون های گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) و گرما وزن سنجی (TGA) بررسی شد. رفتار رئولوژی پلی وینیل استات خالص و کامپوزیت آن با استفاده از طیف سنج مکانیکی رئومتری (RMS) مطالعه شد. در نهایت، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پویشی گسیل میدانی (FE-SEM) مجهز به تجزیه عنصری (EDX) ریزساختارها و تجزیه عنصری نانوکامپوزیت ساخته شده، مطالعه شد. نتایج نشان داد، افزودن %1.5 نانوذرات سیلیکا به پلی وینیل استات سبب بهبود استحکام برشی تا %11می شود. همچنین، دمای انتقال شیشه ای به دلیل افزایش حجم آزاد میان زنجیرها با افزودن نانوذرات، حدود °1 افزایش یافت. نتایج آزمون TGA نشان داد، مقدار زغال گذاری نانوکامپوزیت در مقایسه با پلیمر خالص در دمای 800oC، 3.8% یشتر شده است که حاکی از بهبود پایداری گرمایی پلی وینیل استات با وجود نانوذرات سیلیکای کلوئیدی است. نتایج آزمون RMS نشان دهنده رفتار رقیق شونده برشی در لاتکس های تولیدی بودند. همچنین، تصاویر حاصل از آزمون FE-SEM-EDX، توزیع یکنواخت نانوذرات را در سطح ماتریس پلی وینیل استات نشان دادند.

در سال های اخیر، ایروژل های کربنی توجه ویژه ای را به خود اختصاص داده اند. این دسته مواد برپایه کربن در دمای نسبتا کم (حدود 400 درجه سلسیوس) در معرض اکسیژن اکسید می شوند. توسعه های انجام شده در زمینه فناوری ذخیره انرژی، لزوم بررسی رفتار ایروژل های کربنی در دماهای زیاد را به عنوان انتخابی برای این سامانه ها آشکار می کند. هدف این مقاله، تحلیل سینتیکی اکسایش ایروژل کربنی با روش سینتیکی غیرپارامتری (non-paramertic kinetic،NPK) است. بدین منظو ر، از داده های به دست آمده از آزمون های گرما وزن سنجی در سه سرعت گرمادهی مختلف برای سه نمونه ایروژل با نانوساختار متفاوت استفاده شد. روش تحلیل سینتیکی NPK از این لحاظ که امکان تعیین و جداسازی تابعیت سرعت واکنش به دما و درجه تبدیل را با استفاده مستقیم از داده های تجربی فراهم می کند، بر سایر روش های سینتیکی مانند روش های هم درجه (isoconversional) ارجح است. در این روش تابعیت سرعت واکنش اکسایش به درجه تبدیل به بهترین شکل توسط مدل Nomen-Semppere بیان می شود. همچنین، تابعیت دمایی ثابت سرعت از معاله آرنیوس، همان طور در روش های هم درجه مفروض است، پیروی نکرده و مدل Vogel-Fulcher بیشترین تطبیق را با داده های تجربی نشان می دهد. دمای مرجع به دست آمده از تطبیق داده ها با این مدل برابر با دمای شروع فرایند اکسایش ایروژل کربنی است. مشاهده شد، فرض تابعیت آرنیوسی ثابت سرعت از دما در روش های هم درجه به برآورد انرژی فعال سازی در مقادیری بیشتر (حداکثر 160 kJ/mol) و بسیار متفاوت از مقدار پیش بینی شده آن با معادله Vogel-Fulcher (حداکثر 3.5 kJ/mol) منجر می شود.