علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1397 | دوره:31 | شماره:5 (پیاپی 157) |تعداد مقالات:6

رزین های اپوکسی به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی و نیز مقاومت گرمایی، الکتریکی و شیمیایی خوب، به طور گسترده در صنایع کامپوزیت، هوافضا، ساختمان، الکترونیک، چسب و پوشش به کار گرفته می شوند. رزین های اپوکسی برای پخت به مواد شیمیایی نیاز دارند که عوامل پخت یا سخت کننده نامیده می شوند. این مواد، شرایط فراورش و خواص نهایی سامانه رزین را تحت تاثیر قرار می دهند. در حالت کلی، عوامل پخت اپوکسی ها را می توان به دو گروه معمولی (پخت محیطی یا پخت گرمایی) و تاخیری دسته بندی کرد. افزودن عوامل پخت معمولی به رزین برای انجام واکنش های شبکه ای شدن حتی در دمای محیط، سبب افزایش تدریجی گرانروی می شود و در نهایت رزین ژل شده و پخت می شود. اما، عوامل پخت تاخیری پس از افزوده شدن به رزین در دمای محیط واکنشی انجام نمی دهند و گرانروی آمیزه تغییر نمی کند، بنابراین، برای تهیه سامانه های تک جزئی رزین اپوکسی استفاده می شود. این عوامل پخت در شرایط معمول فعال نیستند و با رزین واکنشی نمی دهند. اما، با اعمال محرک خارجی مانند نور و گرما فعال می شوند. از آنجا که مهم ترین محرک خارجی گرماست، بنابراین عوامل پخت تاخیری از پرکاربردترین و رایج ترین عوامل پخت تاخیری-گرمایی هستند. عوامل پخت تاخیری-گرمایی شامل عوامل پخت تاخیری دارای هیدروژن فعال، کاتالیزی و محافظت شده با گروه های شیمیایی و میکروکپسولی ها هستند. عوامل پخت محافظت شده با گروه های شیمیایی عوامل پخت دارای هیدروژن فعال معمولی هستند که با گروه های شیمیایی محافظت می شوند. انتخاب نوع سامانه تاخیری موضوع مهمی بوده و بر شرایط فراورش و خواص نهایی رزین پخت شده بسیار اثرگذار است. در این مقاله آخرین یافته ها در این باره مرور شده است.

فرضیه: امروزه استفاده از داربست ها در مهندسی بافت برای ترمیم و بازسازی انواع ضایعات بدن از جمله ضایعات عصبی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. همچنین، استفاده از داربست های نانولیفی به دلیل تشابه ساختاری با ماتریس خارج سلولی بدن، بستر مناسبی برای رشد سلول هاست. بر این اساس، محور پژوهش حاضر بر پایه تولید داربست های نانولیفی رسانا برای کشت سلول های عصبی و اعمال تحریک الکتریکی بر آن هاست. روش ها: از دو پلیمر زیست سازگار پلی کاپرولاکتون (PCL) و پلی( لاکتیک-co-گلیکولیک اسید) (PLGA) به عنوان ماده اصلی داربست و از پلیمر رسانای پلی آنیلین برای ایجاد رسانندگی در داربست ها استفاده شد. پس از تعیین و بهینه سازی مجموعه عوامل اثرگذار فرایند الکتروریسی بر خواص داربست، چهار نوع داربست نانولیفی آرایش یافته با چهار سطح پلیمر رسانا (0، 1، 10 و %18) تهیه شد. برای بررسی اثر رسانندگی داربست ها و تحریک الکتریکی بر رفتار سلول های عصبی، صفحه ای شامل الکترودهای فولاد زنگ نزن طراحی و تولید شد تا اعمال میدان الکتریکی به داربست ها حین آزمون های کشت سلولی را ممکن سازد. یافته ها: خواص داربست ها شامل آب دوستی، رسانندگی، قطر الیاف و نیز نتایج کشت سلول با میکروسکوپی الکترونی پویشی، میکروسکوپی رقمی، دستگاه Atuolab و آزمون MTT بررسی و ارزیابی شد. نتایج حاصل از بررسی خواص فیزیکی داربست ها بیانگر آن است که با افزایش مقدار پلی آنیلین، قطر الیاف و آب دوستی داربست ها به طور معناداری کاهش می یابد. در آزمون های مربوط به کشت سلولی، شکل و مقدار تکثیر سلول های عصبی بررسی شد. تصاویر SEM حاصل نشانگر کشیدگی بیشتر سلول ها در نمونه های تحریک شده است و با افزایش مقدار پلی آنیلین این کشیدگی افزایش می یابد. همچنین با اعمال میدان الکتریکی، تکثیر سلول های عصبی روی داربست های رسانای دارای پلی آنیلین (تا مقدار 10% وزنی) افزایش یافته و پس از آن با افزایش پلیمر رسانا به علت ایجاد سمیت، تکثیر سلول ها کاهش یافته است.

فرضیه: در این پژوهش، سطح غشاهای تبادل کاتیون ناهمگن بر پایه پلی(وینیل کلرید) با استفاده از لایه کامپوزیتی کیتوسان و نانوکامپوزیت گرافن اکسید-پلی آنیلین به منظور استفاده در فرایند الکترودیالیز اصلاح شد. روش ها: نانو کامپوزیت های گرافن اکسید-پلی آنیلین از پلیمرشدن اکسایشی-شیمیایی درجای آنیلین در مجاورت نانوصفحه های گرافن اکسید تهیه شدند. برای ارزیابی غشاها، طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه، میکروسکوپ الکترونی پویشی، محتوای آب، شار و تراوایی، مقاومت یونی، قابلیت نرم سازی آب و قابلیت رسوب زدایی به کار گرفته شد. یافته ها: نتایج طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه و تصاویر میکروسکوپ الکترونی تشکیل موفق لایه پلی آنیلین را روی نانوصفحه های گرافن اکسید نشان می دهد. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه شده، نشانگر تشکیل فیلم یکنواخت کیتوسان-نانوکامپوزیت گرافن اکسید-پلی آنیلین بر سطح غشاست. مقدار محتوای آب غشاهای اصلاح شده در مقایسه با نمونه پایه بهبود یافت. تراوایی و شار یون سدیم در غشاهای اصلاح شده دارای %1/0 وزنی نانوکامپوزیت به مقدار %20 بهبود یافت. مقاومت یونی سطحی غشاهای اصلاح شده با افزودن نانوکامپوزیت روند کاهشی نشان داد. غشاها قابلیت مطلوبی در حذف یون های عامل سختی آب (کلسیم و منیزیم) نشان دادند، به طوری که به مدت min 15 درصد جداسازی یون کلسیم و یون منیزیم به ترتیب به بیش از 61 و %79 رسید. همچنین، رسوبات تشکیل شده بر سطح غشاهای استفاده شده با صوت دهی به طور موثری زدوده شدند. غشای اصلاح شده عملکرد الکتروشیمیایی مناسبی در مقایسه با نتایج سایر پژوهشگران و نیز برخی نمونه های تجاری نشان دادند.

فرضیه: مطالعات پیشین حاکی از آن است که سیلیکا و دوده به ترتیب فقط اثر کندکنندگی و شتاب دهی بر سینتیک ولکانش گوگردی لاستیک ها دارند. این طور فرض شد که از بعضی پدیده های سینتیکی در مشاهدات گذشته به علت نبود مطالعات نظام مند در این زمینه غفلت شده است. در این راستا به علت ماهیت خودکاتالیزی ولکانش و اثر انرژی سینتیکی زنجیر ها بر آن به نظر می رسد، پدیده کم تحرکی زنجیر های لاستیکی با وجود پرکننده های تقویت کننده نیز بتواند اثر مهمی بر تغییر سینتیک ولکانش گوگردی داشته باشد. این مفهوم تاکنون در مراجع به دقت بررسی نشده است. روش ها: در این پژوهش، مطالعات سینتیکی با روش رئومتر صفحه نوسانی انجام شد. مقدار برهم کنش های پرکننده-پرکننده با روش های دینامیکی-مکانیکی و رسانایی سنجی الکتریکی به ترتیب برای آمیزه های پرشده با پرکننده های سیلیکا و دوده بررسی شد. یافته ها: نتایج نشان داد، ماهیت خودکاتالیزگری ولکانش با وجود پرکننده ها صرف نظر از نوع و غلظت آن ثابت ماند. نشان داده شد، سرعت ولکانش در اثر افزایش غلظت پرکننده صرف نظر از نوع و شیمی سطح پرکننده از نقطه بیشینه ای عبور می کند. بدین ترتیب، سیلیکا در بارگذاری های کم قابلیت شتاب دهی دارد و پس از نقطه بحرانی باعث کندشدن سرعت ولکانش می شود. نقطه بحرانی سینتیکی برای هر دو نوع پرکننده سیلیکا و دوده وجود دارد و تایید شد، این نقطه منطبق بر آستانه نفوذ ذرات پرکننده است. این طور بحث شد که نه فقط شیمی سطح پرکننده، بلکه پدیده های فیزیکی ناشی از برهم کنش های پرکننده-پرکننده قابلیت تغییر سینتیک ولکانش را دارند. این اثر فیزیکی به بی تحرکی و نبود انرژی سینتیکی در زنجیر های پلیمری محبوس در شبکه پرکننده ها ارتباط داده شد که احتمال واکنش میان درشت رادیکال ها را کاهش می دهد. بنابراین، پژوهش مزبور توانست سازوکار واحدی را برای توصیف اثر پرکننده های تقویت کننده بر سینتیک ولکانش ارائه دهد.

فرضیه: جداسازی کربن دی اکسید (CO2) از گازهای خروجی دودکش ها به عنوان گاز گلخانه ای حاصل از سوختن سوخت های فسیلی از دغدغه های اصلی در کنترل انتشار گازهای گلخانه ای است. از میان فناوری های مختلف جداسازی گاز، فناوری غشایی به دلیل مزایای فراوان، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است. روش ها: در این پژوهش، غشاهای آمیخته ای جدیدی از پلی( اتر-b-آمید) (Pebax) به عنوان ساختار اسکلتی غشا و گلیسرول به عنوان ماده افزودنی در شبکه غشا، به روش ریخته گری محلول-تبخیر حلال تهیه شد. تراوایی گازهای CO2 و نیتروژن (N2) در فشار خوراک 2 تا 10bar دمای 25 درجه اندازه گیری شد. سپس، گزینش پذیری CO2/N2 و نیز ضرایب نفوذ و انحلال گازها محاسبه شد. همچنین، اثر افزودن ترکیب درصدهای وزنی مختلف گلیسرول (%25-0) در ساختار غشا و اثر فشار خوراک بر تراوایی CO2 و گزینش پذیری CO2/N2 نیز بررسی شد. برای تعیین خواص شکل شناسی غشاهای تهیه شده، از آزمون های میکروسکوپی الکترونی پویشی گسیل میدانی (FE-SEM)، پراش پرتو X، گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) و طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) استفاده شد. یافته ها: نتایج نشان داد، با افزودن گلیسرول در شبکه Pebax، تراوایی CO2 تا حدودی کاهش یافته اما گزینش پذیری CO2/N2 به طور چشمگیری افزایش یافته است. در فشار 10bar، گزینش پذیری غشای آمیخته ای با %15 وزنی گلیسرول %172 بیشتر از غشای Pebax خالص شد و تراوایی CO2 فقط به مقدار %23 کاهش یافت. بنابراین، غشای آمیخته ای دارای %15 وزنی گلیسرول به دلیل داشتن تراوایی مناسب CO2 و بیشترین مقدار گزینش پذیری CO2/N2، به عنوان غشای بهینه انتخاب شد. تصاویر FE-SEM غشای Pebax-گلیسرول بیانگر سازگاری مناسب و همگنی گلیسرول در ماتریس Pebax بود. آزمون XRD مشخص کرد، افزودن گلیسرول سبب کاهش بلورینگی غشا و کم شدن فاصله بین زنجیرهای پلیمر می شود. نتایج DSC نشان داد، با افزودن گلیسرول در ساختار غشا، دمای انتقال شیشه ای اندکی کمتر می شود. آزمون FTIR هیچ نوار جذبی جدیدی در مقایسه با نوارهای مربوط به مواد تشکیل دهنده غشا نشان نداد که نشانگر برهم کنش فیزیکی بین Pebax و گلیسرول است.

فرضیه: خواص سطحی و ساختاری غشا از موثرترین عوامل بر عملکرد فیلترکردن آن است. نانوساختارها به عنوان مهم ترین اصلاح ک ننده های غشاهای پلیمری در سال های اخیر مطرح بوده اند. در این پژوهش، به منظور بهبود چیدمان نانوذرات زیرکونیا در بستر غشاهای فرافیلترکردن پلی سولفون، گروه عاملی سولفات و کربوکسیلیک بر سطح این نانوذرات پوشش داده شدند. سپس ساختار و رفتار غشاهای نانوکامپوزیتی با غشای خام مقایسه شد روش ها: نانوذرات ZrO2، وZr-COOH و Zr-SO4 به بستر غشای پلی سولفون (PSf) افزوده شده و عملکرد فیلترکردن غشاهای نانوکامپوزیتی در تصفیه پساب نساجی بررسی شد. بدین منظور آزمون های PZC، EDX، SEM، AFM زاویه تماس، تخلخل سنجی، اندازه گیری گرانروی سنجی، بازیابی شار و جداسازی رنگینه انجام شد. یافته ها: نتایج آزمون pH نقطه بار صفر (PZC) نشان داد، بار سطحی غشا با وجود نانوذرات ZrO2 و Zr-COOH، مثبت و با وجود نانوذرات Zr-SO4، خنثی است. تصاویر SEM نشان داد، وجود نانوذرات Zr-COOH به تخلخل بیشتر و اندازه کوچک تر نانوذرات و نانوذرات Zr-SO4 به تخلخل کمتر و اندازه بزرگ تر نانوذرات منجر می شود. نتایج آزمون های AFM و EDX نشان داد، وجود گروه عاملی موجب چیدمان نانوذرات در لایه سطحی غشا می شود و اثربخشی آن ها را در بهبود خواص سطحی غشا تقویت می کند. طراحی آزمون ها در این پژوهش به روش سطح پاسخ (RSM) انجام شد و تحلیل واریانس برای آزمون تخلخل و زاویه تماس نشان داد، مهم ترین عامل موثر در تخلخل و زاویه تماس مقدار غلظت نانوذره است، به طوری که در غلظت %13 پلیمر با افزایش از %0 تا %2 نانوذرات ZrO2، وZr-COOH و Zr-SO4 به ترتیب مقدار تخلخل 5، 19/12 و %24 و مقدار زاویه تماس 18، 22 و %19، کاهش می یابد. نتایج تحلیل واریانس جداسازی رنگینه نشان داد، عامل غلظت پلیمر موثرتر از عامل غلظت نانوذرات در جداسازی رنگینه است. همچنین، افزایش بازیابی شار از 0 تا %2 نانوذرات در غلظت %13 پلیمر برای نانوذرات ZrO2، وZr-COOH و Zr-SO4 به ترتیب 15، 25 و %45 بود.