علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1398 | دوره:32 | شماره:6 |تعداد مقالات:6

فرضیه: در سال های اخیر روش های جدیدی مانند پلاسما، پرتودهی فرابنفش و عمل آوری با ازن برای اصلاح سطح پلیمرها به کار گرفته شده است. اصلاح سطح الیاف پلیمری برای بهبود قابلیت رنگرزی و ایجاد خواص فیزیکی مطلوب مانند جذب رطوبت زیاد و الکتریسیته ساکن کم انجام می شود. در این مطالعه، برای اصلاح خواص سطحی الیاف پلی استر و اکسایش سطحی آن ها، روش ترکیبی جدید از راه عمل آوری با فرابنفش-ازن با دو شیوه خشک و تر به کار گرفته شد. روش ها: برای اصلاح سطح الیاف پلی استر، عمل آوری با فرابنفش-ازن روی نمونه های خشک و نیز پیش آغشته سازی نمونه ها با آب و محلول های هیدروژن پراکسید و هیدروژن پراکسید-سدیم سیلیکات انجام شد. به منظور بررسی گروه های عاملی و شکل شناسی نمونه ها و مقایسه آن ها با نمونه شاهد به ترتیب از طیف نمایی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) و میکروسکوپی الکترون پویشی (SEM) استفاده شد. همچنین، جذب رطوبت و مقدار الکتریسیته ساکن نمونه ها بررسی شد. یافته ها: نتایج طیف های FTIR حاکی از افزایش شایان توجه گروه های عاملی اکسیژن دار مانند هیدروکسیل و کربونیل در نمونه ها در اثر عمل آوری با فرابنفش-ازن بود. عکس های SEM نشان داد، زبری نانومتری روی سطح نمونه های عمل آوری شده ایجاد شده است. همچنین نتایج نشان داد، جذب رطوبت نمونه های عمل آوری شده افزایش و در پی آن مقدار الکتریسیته ساکن کاهش یافته است. طبق نتایج، پیش آغشته سازی نمونه ها اثر زیادی بر فرایند اکسایش سطحی دارد.

فرضیه: سالانه مقدار بسیار انبوهی از تایر ضایعاتی در محیط زیست دور ریخته می شوند. از آنجا که فرایند تخریب مواد تایر بسیار زمان بر است، باید راه حل دوستدار محیط زیست برای بازیافت تایرهای ضایعاتی یافت شود. راهکارهای مختلفی برای اصلاح خواص مکانیکی و فیزیکی قیر یا آسفالت با پودر لاستیک پیشنهاد شده است. نتایج این مطالعات نشانگر اثر مثبت پودر لاستیک بر خواص قیر بوده است. بنابراین منطقی به نظر می رسد، غلظت و اندازه پودر لاستیک بر خواص قیر اثرگذار باشد. روش ها: اثر غلظت (مقدارهای 3، 7 و %10 وزنی) و اندازه پودر لاستیک (0. 1، 0. 3، 0. 6 و 1mm) بر گرانروی و خواص فیزیکی و ریولوژیکی آمیخته های قیر-لاستیک بررسی شد. افزون بر این، برای تصمیم گیری بهتر درباره استفاده از پودر لاستیک برای قیر، گرانروی قیر اصلاح شده نیز مطالعه شد. یافته ها: نتایج نشان داد، افزایش غلظت پودر لاستیک و کاهش ابعاد پودر لاستیک موجب بهبود انعطاف پذیری در سرما و خواص ریولوژیکی قیر شد. افزایش غلظت پودر لاستیک تا %10 وزنی انعطاف پذیری قیر را از 20 به کمتر از 10 درجه سلسیوس کاهش داد و حتی در اندازه های کوچک تر پودر لاستیک (0. 1mm)، انعطاف پذیری به حدود 8 درجه سلسیوس کاهش یافت. همچنین، در غلظت بیشتر و اندازه کوچک تر پودر لاستیک، مقاومت در برابر شیاردارشدن قیر از 35 به حدود 60 درجه سلسیوس افزایش یافت. با وجود این، نتایج گرانروی نشان داد، غلظت های بیش از %7 وزنی پودر لاستیک، گرانروی قیر را افزایش داده و کاربرد آن را محدود کرده است. بنابراین، افزودن تا %7 وزنی پودر لاستیک با اندازه کوچک تر از 0. 1mm می تواند خواص فیزیکی و مکانیکی قیر را بهبود بخشد.

فرضیه: غشاهای ضدآب تنفسی در بسیاری از زمینه ها از جمله منسوجات محافظ و بیمارستانی و پوشاک ورزشی کاربرد دارند. تنفس پذیری منسوج، عامل مهمی در راحتی پوشاک است. روش ها: در این پژوهش، غشاهای الکتروریسی شده پلی (وینیلیدن فلویورید) با میانگین قطرالیاف 133، 203، 551 و 1018nm تولید و سپس خواص ضدآب، ضد باد و تنفس پذیری آ ن ها بررسی شد. برای الکتروریسی پلی (وینیلیدن فلویورید) از حلال دی متیل سولفوکسید به عنوان جایگزینی با سمیت کمتر به جای حلال های رایج این پلیمر استفاده شد. درصد تخلخل، اندازه تخلخل ها، زاویه تماس قطره آب، نفوذپذیری هوا و فشار هیدروستاتیک نمونه ها اندازه گیری و ارزیابی شد. تراوایی بخار آب نمونه ها با روش گرماوزن سنجی بررسی شد. یافته ها: فشار هیدروستاتیک نمونه ها با کاهش قطر الیاف (از 1018nm به 133nm) و در نتیجه آن کاهش اندازه منافذ غشا، به ترتیب از 10kPa به 100kPa افزایش یافت. نفوذپذیری هوای نمونه ها نیز با کاهش قطرالیاف، از 9mL/s. cm2 تا 1. 4mL/s. cm2 در افت فشار 500kPa، کم شد. نتایج بیانگر این است که غشاهای تولیدشده با الیاف ظریف تر خواص ضدآب و ضدباد بهتری را نشان می دهند. درحالی که کاهش قطر الیاف و در نتیجه آن کاهش اندازه تخلخل های موجود در غشا به کاهش تنفس پذیری لایه منجر نشده و مقدار تراوایی بخار آب حدود 12. 7kg/m2. day باقی مانده است. بنابراین به نظر می رسد، سازوکار غالب انتقال بخار آب در این محدوده از اندازه تخلخل ها (761nm تا 3860nm)، نفوذ مولکولی و مستقل از اندازه قطر الیاف غشاست.

فرضیه: به دلیل ماهیت مدل سازی لایه نشانی همجوش (FDM) که در آن قطعه ها به شکل لایه لایه ساخته می شوند، محصولات حین فرایند چاپ مستعد نقص های بسیاری هستند. بنابراین، برای به حداقل رساندن نقص ها و سایر کاستی ها به راه حل های کارآمدی نیاز است. افزایش خواص فیزیکی و مکانیکی قطعه های ساخته شده با استفاده از نانوذرات یکی از این روش هاست. روش ها: به منظور بهبود خواص مکانیکی آکریلونیتریل-بوتادی ان-استیرن (ABS) که یکی از مرسوم ترین مواد به کار گرفته شده در روش FDM است، مقدارهای مختلف (1، 3 و %5 وزنی) نانولوله های کربن چنددیواره (MWCNTs) با روش اختلاط مذاب به ماترس پلیمر افزوده شد. سپس، رشته های دارای مقادیر مختلف MWCNTs، لازم برای ساخت نمونه ها با روش اکستروژن تهیه شدند. پس از آن، نمونه ها با سه ضخامت لایه مختلف 0. 05، 0. 1 و 0. 2mm و دو زاویه رشته نشانی 90/0 و ° 45-/45+ چاپ شدند. آزمون های مختلف کشش و ریولوژی و میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و عبوری (TEM) برای بررسی نمونه های نانوکامپوزیتی انجام شد. یافته ها: مطالعات SEM و TEM نشان داد، نانوذرات به شکل مناسب درون ماتریس پراکنده شدند. نتایج آزمون کشش نشان داد، استحکام کششی و مدول یانگ در اثر افزودن MWCNTs به ترتیب تا 21 و %103 در مقایسه با مواد اولیه افزایش یافته است. همچنین مشخص شد، در ضخامت لایه ثابت، حداکثر بیشینه استحکام کششی برای نانوکامپوزیت دارای %3 وزنی MWCNTs به دست آمد، اما با افزایش مقدار نانوذرات، مدول به تدریج افزایش یافت. افزون بر این، تغییر در زاویه رشته نشانی اثر معنی داری بر خواص کششی نشان نداد و نیز افزایش ضخامت لایه اثر منفی بر خواص تمام مواد بررسی شده دارد.

فرضیه: استفاده از الیاف شیشه در کامپوزیت های آکریلیونیتریل-بوتادی ان-استیرن (ABS) دارای مشکلاتی نظیر گرانی الیاف شیشه، سایش در تجهیزات فراورش، مشکلات زیست محیطی و بهداشتی طی بازیافت و کاهش استحکام ضربه ای کامپوزیت است. در این پژوهش، اثر وولاستونیت عمل آوری شده با سیلان دارای ساختار سوزنی و شبیه به الیاف شیشه، بر خواص مکانیکی کامپوزیت های ABS-وولاستونیت مطالعه و با کامپوزیت های ABS-الیاف شیشه مقایسه شد. روش ها: کامپوزیت های ABS با استفاده از دو نوع وولاستونیت با مشخصات هندسی متفاوت در درصدهای وزنی مختلف تهیه شدند. نحوه پراکنش وولاستونیت در ماتریس ABS با ریزنگارهای میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و خواص مکانیکی آن ها براساس آزمون های کشش و ضربه Izod مطالعه شد. سپس با انتخاب نوع وولاستونیت مناسب خواص کششی، گرمایی و دینامیکی-مکانیکی کامپوزیت های آن با کامپوزیت های ABS-الیاف شیشه در درصدهای مشابه فاز تقویت کننده مقایسه شد. یافته ها: نتایج تجربی اثر چشمگیر ویژگی های هندسی به ویژه نسبت طول به قطر وولاستونیت را بر استحکام ضربه ای کامپوزیت ABS نشان داد که به دلیل برهم کنش بین سطحی مناسب میان ماتریس پلیمر و پرکننده بود. همچنین، نتایج پژوهش حاکی از بهبود چشمگیر استحکام ضربه ای کامپوزیت های ABS-وولاستونیت نسبت به ABS-الیاف شیشه بود، در حالی که مدول و استحکام و نیز دمای نرم شدگی ویکات در حد قابل قبولی نسبت به کامپوزیت های ABS-الیاف شیشه حفظ شده بود. با توجه به نتایج، کامپوزیت های ABS-وولاستونیت می توانند در بسیاری از کاربردها جایگزین مناسبی برای کامپوزیت های ABS-الیاف شیشه باشند.

فرضیه: کوپلیمرشدن موفق ترین و قدرتمند ترین روش برای اعمال تغییرات اصولی در خواص پلیمر است. سودمندی و کارایی کوپلیمرشدن از یک طرف با پژوهش های بنیادی ارتباط خواص-ساختار و از سوی دیگر به وسیله محدوده گسترده ای از کاربردهای تجاری مشخص می شود. تعیین ساختار کوپلیمر (ترکیب کوپلیمر، توزیع توالی مونومر) یکی از چالش های اصلی برای پیش بینی خواص کوپلیمر و ارتباط میان ساختار و خواص است. روش ها: هوموپلیمرهای پلی(1-وینیل ایمیدازول) و پلی (وینیل فسفونیک اسید) به ترتیب در مجاورت α ، α-آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل (AIBN) و α ، α-آزودی ایزوبوتیرآمیدین دی هیدروکلرید (AIBA) به عنوان آغازگر سنتز شدند. کوپلیمرهای پلی(1-وینیل ایمیدازول-وینیل فسفونیک اسید) در نسبت های مختلف مولی از مونومرها در خوراک اولیه با روش پلیمرشدن رادیکال آزاد رسوبی در حلال دی متیل فرمامید (DMF) در دمای 80 درجه سلسیوس تهیه شدند. ساختار و ریزساختار پلیمرها با روش های طیف سنجی بررسی شد. در ادامه، دمای انتقال شیشه ای هومو و کوپلیمرها با آزمون های گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) و تجزیه گرمایی دینامیکی-مکانیکی (DMTA) اندازه گیری شد. یافته ها: نسبت واکنش پذیری کومونومرهای 1-وینیل ایمیدازول و وینیل فسفونیک اسید با استفاده از روش Kelen-Tudos توسعه یافته و نتایج آزمون 1H NMR به ترتیب 0. 078 و 0. 870 به دست آمد. نسبت واکنش پذیری کومونومرها تمایل آن ها به تشکیل کوپلیمر متناوب را نشان داد. ریزساختار کوپلیمرها شامل توالی دوتایی مونومرها با استفاده از نسبت واکنش پذیری کومونومرها و معادله های نظری تعیین شد. سپس، دمای انتقال شیشه ای کوپلیمرها با استفاده از توالی های محاسبه شده و معادله Barton پیش بینی شد که تطابق بسیار خوبی با مقادیر تجربی نشان داد و مشخص شد، ریزساختار کوپلیمرها اثر مهمی بر دمای انتقال شیشه ای آن ها دارد.