علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1387 | دوره:21 | شماره:3 (پیاپی 95) |تعداد مقالات:9

نوسانات در شرایط فرایندی قالب گیری تزریقی باعث نوسانات ابعادی محصولات می شود. از طرف دیگر، با توجه به سرعت زیاد فرایند قالب گیری و هم چنین انقباض پس از قالب گیری، کنترل مستقیم و در مسیر ابعاد محصولات مشکل و فاقد دقت لازم است. هدف از این پژوهش، پیش بینی در مسیر ابعاد نهایی محصول بر اساس چگونگی تغییرات فشار مذاب در محفظه قالب است. در مرحله نخست، به منظور اندازه گیری نوسانات فرایندی، شرایط تنظیمی مبنا برای دستگاه قالب گیری انتخاب شد و فشار مذاب درون قالب طی چرخه های متوالی قالب گیری اندازه گیری شد. در مرحله بعدی، اثر متغیرهای قالب گیری شامل سرعت تزریق، فشار نگه داری و دمای مذاب بر پروفیل فشار مذاب در محفظه قالب و ابعاد محصول آزمایش و مشخص شد که سه متغیر شامل حداکثر فشار مذاب در قالب، زمان رسیدن به حداکثر فشار و سطح زیرمنحنی فشار - زمان را می توان به عنوان مهم ترین مولفه ها در پیش بینی ابعاد محصول در نظر گرفت. در این پژوهش، یک شبکه عصبی با ساختار 1-3-3 برای پیش بینی طول قطعه های قالب گیری شده مدل سازی شد. در آزمون های به عمل آمده از شبکه عصبی مورد نظر، طول محصول با حداکثر خطای 0.039mm پیش بینی شد. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد که کاربرد روش اندازه گیری فشار مذاب در قالب و شبکه عصبی در پیش بینی ابعاد نهایی محصول از دقت و کارآمدی زیادی برخوردار است.

قیر با توجه به خواص فیزیکی و مکانیکی محدود، قابلیت کاربری محدود و زمان سرویس دهی مشخص دارد. پلیمرها به عنوان مهم ترین خانواده اصلاح کننده قیر، به منظور بهبود عملکرد و افزایش کارایی قیر به آن اضافه می شوند که در میان انواع پلیمرهای موجود، پلیمر استیرن - بوتادی ان - استیرن (SBS) از جمله بهترین مواد اصلاح کننده قیر به شمار می رود. در این پژوهش، پلیمر SBS به عنوان یکی از اصلاح کننده های الاستومری گرمانرم با درصدهای وزنی مختلف (2 تا 5 درصد) با قیر 60.70 پالایشگاه اصفهان مخلوط شده و اثر آن بر خواص مختلف قیر از جمله درجه نفوذ، نقطه نرمی، نقطه شکست فراس، درصد افت وزنی و شاخص نفوذپذیری مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین در این پژوهش، قیرهای اصلاح شده با پلیمر مزبور بر اساس درجه کارایی تقسیم بندی شده اند، که امروزه مبنای دسته بندی قیرهای مورد استفاده در صنعت راه سازی است و در کشورهای توسعه یافته جای گزین روش دسته بندی بر اساس درجه نفوذ شده است. تقسیم بندی قیرهای اصلاح شده بر اساس درجه کارایی امکان تهیه نقشه پهنه بندی قیر مطلوب در اقلیم های مختلف کشور را فراهم می کند.

در این پژوهش، بهبود خواص مکانیکی لاستیک سیلیکون با استفاده از پرتو الکترونی به منظور استفاده در سامانه های رهایش کنترل شده دارو مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور از دو نوع مختلف لاستیک سیلیکون برای تهیه ماتریس های حاوی 10 درصد وزنی پروژسترون با ضخامت 2mm استفاده و فرایند شبکه ای شدن زیر تابش پرتو الکترونی با دوزهای 25 تا 200kGy انجام شد. در مرحله بعد، خواص مکانیکی و رهایش دارو از ماتریس ها در محیط آزمایشگاه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد، بهبود خواص مکانیکی ماتریس ها در دوزهای کم تابعی از دوز پرتودهی است که ناشی از افزایش چگالی شبکه ای شدن یا به عبارت دیگر کاهش وزن مولکولی بین زنجیرهای شبکه ای شده است. ولی با افزایش دوز تابشی از شدت تغییرات کاسته می شود. هم چنین، اختلاف قابل ملاحظه ای در رهایش پروژسترون با افزایش دوز مشاهده نمی شود. ساختار شیمیایی پروژسترون نیز در اثر فرایند پرتودهی الکترونی تغییر نمی کند.

با توجه به این که استفاده مجدد از تایرهای ضایعاتی به عنوان پرکننده ای ارزان قیمت مورد توجه است. در این پژوهش، لاستیک بازیافتی حداکثر تا 15phr جای گزین آمیزه NR/BR شد و آثار مثبت و منفی وجود پودر لاستیک و لاستیک بازیافتی در تغییر خواص فیزیکی، دینامیکی و فرایندی آمیزه بررسی شد. نتایج نشان می دهد که وجود لاستیک بازیافتی موجب بهبود سرعت پخت، مقاومت در برابر رشد ترک، مقاومت پارگی و فرایندپذیری آمیزه می شود و استحکام کششی و جهندگی اندکی کاهش می یابد. از طرفی وجود لاستیک بازیافتی تا 10phr، اثر قابل توجهی روی میزان اتصالات عرضی و مدول آمیزه ندارد. نکته مهم این است که استفاده از لاستیک بازیافتی، باعث بهبود قابل توجه سرعت پخت شده است که این مساله به دلیل کاهش نیاز به مواد گران قیمت پخته مانند شتاب دهنده یا روی اکسید، قابل توجه است.

در این پژوهش، با استفاده از طراحی آزمایش تاگوچی و ترسیم منحنی های برهم کنش با نرم افزار Minitab، بهترین شرایط دور چرخنده و دمای تخلیه اختلاط برای خواص فیزیکی - مکانیکی و جریان یابی آمیزه لاستیکی با اختلاط سه مرحله ای بر پایه آمیزه الاستومری NR/BR/SBR ارایه شد. هم چنین، با ترسیم منحنی های میانگین در محیط Excel، نحوه وابستگی خواص به متغیرهای دور چرخنده، دمای تخلیه و انرژی اختلاف مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که با افزایش دور چرخنده و دمای تخلیه در مرحله دوم اختلاط، پراکنش دوده با وجود کاهش زمان اختلاط بهبود می یابد. بهبود پراکنش به کاهش برهم کنش پرکننده به دلیل انجام عملیات اختلاط در دمای بالاتر نسبت داده شد. اثر دور چرخنده و دمای تخلیه بر خواص کششی ناچیز بود. ولی، افزایش دمای تخلیه روی مقاومت پارگی اثر منفی داشت. در حالی که افزایش دور چرخنده باعث بهبود جزیی مقاومت پارگی شد. مشابه این رفتار برای تورم پس از حدیده نیز مشاهده شد و ساز و کارهای حاکم بر این خواص مورد بررسی قرار گرفت.

ضایعات پلیمری و غیرپلیمری فرایندهای پتروشیمیایی به عنوان مشکل جدی محیط زیست مطرح اند. بنابراین باید راه حلی یافت تا این ضایعات به شکل مفیدی به کار برده شوند. در واحد تولید SBR دو ماده ضایعاتی، یکی به شکل پودر ریز لاستیکی و دیگری حلال بازیابی شده –n متیل پیرولیدون (NMP) ایجاد می شوند. در واحد تولید HDPE نیز ماده ضایعاتی با وزن مولکولی کم به دست می آید که به سادگی در طبیعت تخریب نمی شود. از طرفی، برای تهیه قیرهای پلیمری معمولا قیر با پلیمرهای گرمانرم، لاستیک ها و روغن نرم کننده مخلوط می شود. در این پژوهش، اثر ضایعات SBR و PE به عنوان اصلاح کننده و ضایعات NMP به عنوان روغن نرم کننده پس مانده تقطیر در خلا نفت بررسی شد. نتایج نقطه نرمی، درجه نفوذ و نقطه شکست فراس قیرهای پلیمری حاصل حاکی از آن است که ضایعات پلیمری SBR و PE در دماهای بالا اصلاح کننده خوبی به شمار می آیند و ضایعات NMP به عنوان ماده پرکننده و کمکی در تولید قیر پلیمری قابل استفاده است. از این نوع قیر، آسفالت پلیمری نیز تهیه شد که در مقایسه با قیر 60.70 استاندارد استحکام مارشال بیشتر و روانی کمتری داشت. این نتایج تاکیدی بر استفاده مجدد مناسب این ضایعات مضر از نظر زیست محیطی است.

MCM-41 گروهی از ترکیبات سیلیکاتی مزومتخلخل هستند که کاربردهای بسیار گسترده ای دارند و به عنوان جاذب های سطحی، تبادل گرهای یونی و نگه دارنده های کاتالیزورهای مختلف استفاده می شوند. در این پژوهش، MCM-41 های کروی و میله ای به ترتیب در محیط های واکنش همگن و ناهمگن ساخته شدند. برای ساخت این ترکیبات از ستیل تری متیل آمونیوم برمید به عنوان قالب و هدایت کننده ساختار و از تترا اتیل ارتو سیلیکات به عنوان منبع سیلیکا استفاده شد. فرایند پلیمر شدن منبع سیلیکا در محیط های کاملا اسیدی و بازی انجام شد. به کمک روش های BET، پراش پرتو X، میکروسکوپی الکترون پویشی و FTIR تشکیل این ساختارها تایید و در نهایت ساز و کاری برای نحوه تشکیل آنها ارایه شد.

دیمر حلقوی لاکتید از پلیمر شدن معکوس پلی لاکتیک اسید با وزن های مولکولی متوسط 1500 و 2500 تهیه شد. دو روش مختلف خالص سازی، یکی تبلور مجدد به کمک اتیل استات و دیگری شست و شو با اتر پیش از تبلور مجدد به وسیله اتیل استات، برای تهیه لاکتید خالص مورد استفاده قرار گرفت. مشخص شد که افزایش وزن مولکولی پلی لاکتیک اسید اثری بر مقدار تولید، دمای ذوب و چرخش نوری لاکتید ندارد. روش شست و شو با اتر و تبلور مجدد در اتیل استات با بازده بیشتر (%35)، در مدت زمان کمتر (1 روز) و نیز حجم کمتر حلال مصرفی در مقایسه با روش اول با بازده کمتر (%11)، زمان بیشتر (4 روز) و حجم زیاد حلال مصرفی، مناسب تشخیص داده شد. روش های خالص سازی در خواص لاکتید به دست آمده بی اثر بودند.

کامپوزیت های بر پایه لاستیک طبیعی با الیاف کوتاه نو و ضایعاتی نایلون 66 در اختلاط یک مرحله ای با استفاده از غلتک آزمایشگاهی تهیه شدند. اثر مقدار الیاف و عامل سازگار کننده بر خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت ها مطالعه شد. مشخصات پخت کامپوزیت های مزبور به وسیله دستگاه رئومتر معین شد. بررسی نتایج نشان می دهد که با افزایش مقدار الیاف، زمان پخت و برشتگی آمیزه ها کاهش ولی بیشینه گشتاور اختلاط افزایش می یابد. خواص مکانیکی آمیزه های یاد شده با افزایش ترکیب درصد الیاف کوتاه افزایش قابل ملاحظه ای می یابد. هم چنین، نتایج به دست آمده نشان می دهد که چسبندگی الیاف به ماتریس لاستیکی با افزودن هگزا متیلن تترا آمین، رزورسینول و سیلیکای آب دار (HRH) افزایش می یابد.