علوم و تکنولوژی پلیمر
سال:1398 | دوره:32 | شماره:5 |تعداد مقالات:6

فرضیه: هدف این پژوهش، رطوبت زدایی جریان گاز با یکی از جدیدترین روش ها: ی جداسازی است. فرایندهای مختلفی برای رطوبت زدایی پیشنهاد شده است که از آن جمله می توان به استفاده از مایع جاذب و فرایند جذب سطحی اشاره کرد که فرایند اول به دلیل هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی کمتر، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. روش ها: دو عدد ماژول تماس دهنده غشایی الیاف توخالی برای رطوبت زنی و رطوبت زدایی جریان گاز با استفاده از غشاهای الیاف توخالی پلی اتر ایمید ساخته شد. ابتدا گاز خشک ورودی، در ماژول تماس دهنده اول مرطوب شده و سپس فرایند رطوبت زدایی در ماژول دوم انجام شد. در فرایند رطوبت زدایی، جاذب مونواتیلن گلیکول، خارج از الیاف و گاز مرطوب داخل الیاف جریان داشتند و اثر عوامل مختلف عملیاتی مانند سرعت جریان و فشار گاز مرطوب ورودی بر عملکرد سامانه رطوبت زدا بررسی شد. یافته ها: نتایج نشان داد، با افزایش سرعت جریان گاز مرطوب از SLPM (standard liter per minute) برابر 1 به 3، شار جذب بخار آب %133 افزایش یافت که بیانگر غلبه اثر کاهش مقاومت انتقال جرم فاز گاز در فرایند رطوبت زدایی بر کاهش مقدار رطوبت گاز ورودی به سامانه رطوبت زداست. همچنین، با افزایش فشار گاز مرطوب از 1bar به 5bar، شار جذب بخار آب %55 کاهش یافت که نشان داد، کاهش مقدار رطوبت گاز ورودی به سامانه رطوبت زدا به دلیل افزایش فشار گاز بر فرایند جذب بخار آب اثر گذاشته است. بنابراین شرایط عملیاتی در فرایند رطوبت زدا باید براساس پارامترهای موثر انتخاب شود.

فرضیه: امروزه کاربرد روش ها: ی نوین برای تهیه انرژی پاک و تجدیدپذیر مانند انرژی گرمایی بیشتر احساس می شود. استفاده از مواد تغییر فاز (PCMs) از مهم ترین روش ها: ی ذخیره سازی انرژی گرمایی است که به عنوان مواد پاک و تجدیدپذیر در الیاف تنظیم کننده گرمایی برای منسوجات هوشمند به کار گرفته می شوند. پلی اتیلن گلیکول (PEG) ماده تغییر فازجامد-مایع با ویژگی های مناسب است که به کپسولی کردن نیاز دارد. الکتروریسی تک فازی ترکیبی شامل پلیمر ماتریس و PCM روشی برای کپسولی کردن است. از طرفی، افزودن اکسید فلزی می تواند به افزایش رسانندگی گرمایی مواد تغییر فاز منجر شود. این پژوهش با هدف تولید نانوالیاف تنظیم کننده گرمایی از پلیمرهای پلی(وینیل الکل) (PVA) و PEG و نانوذرات تیتانیم دی اکسید (TiO2) انجام شده است. روش ها: در این پژوهش، نانوذرات TiO2 به محلول ترکیبی بهینه شامل PVA و PEG افزوده و محلول حاصل با روش تک فازی الکتروریسی شد و سپس عملکرد تنظیم کنندگی گرمایی آن بررسی شد. برای دستیابی به این هدف، آزمون های DSC، DTG FTIR و XRD به کار گرفته شد و از نانوالیاف تصاویر FE-SEM، EDS و نگاشت عنصری تهیه شد. یافته ها: براساس نتایج آزمون DSC آنتالپی های ذوب و تبلور نانوالیاف تولیدشده بیشتر از پودر خالص PEG به دست آمد. همچنین طبق تصاویر FE-SEM، EDS و نگاشت عنصری وجود نانوذرات TiO2 در نانوالیاف تایید شد. براساس آزمون DTG وجود نانوذرات TiO2 و PVA موجب افزایش دمای تخریب PEG در نانوالیاف در مقایسه با پودر PEG شد. طیف FTIR وجود پلیمرها و نانوذرات TiO2 را نشان داد. الگوی XRD نشانگر ساختار بلوری نانوالیاف بود. بنابر نتایج، نانوالیاف تهیه شده می توانند به عنوان ماده تنظیم کننده گرمایی شکل پایدار در کاربردهای مختلف استفاده شوند.

فرضیه: رشد ترک خستگی در کامپوزیت های لاستیکی به دلیل اثرپذیری آن از اتلاف گرانروکشسان به پدیده های فیزیکی حاضر در فصل مشترک پلیمر-پرکننده وابستگی زیادی دارد. نوع اتصال پلیمر-پرکننده در فصل مشترک و شدت کم تحرکی زنجیر های پلیمری در نتیجه برهم کنش با پرکننده از مهم ترین این عوامل هستند. شدت کم تحرکی پلیمر در آمیزه لاستیکی با درصدهای زیاد پرکننده به طور عمده تحت تاثیر برهم کنش پرکننده-پرکننده است. تنظیم انرژی سطحی پرکننده می تواند روش موثری برای کنترل برهم کنش پرکننده-پرکننده باشد و از آن می توان در تفکیک و ارزیابی مستقل سهم هر یک از پدیده های فصل مشترک بهره برد. روش ها: از سیلیکای Ultrasil VN3 و استیرن-بوتادی ان-لاستیک محلولی (SSBR) به عنوان مواد پایه کامپوزیت استفاده شد. با دو عامل سیلانی کوتاه و بلندزنجیر آلیفاتیک در درصدهای معینی از پیوندزنی، سطح Ultrasil اصلاح شد تا بتواند انرژی سطحی مدنظر برای کنترل برهم کنش پرکننده-پرکننده را ارائه کند. با کنترل انرژی سطحی و برهم کنش پرکننده-پرکننده در نمونه ها و مقایسه نظام مند آن ها، اثر اتصال کووالانسی و معمولی در فصل مشترک، شدت برهم کش پرکننده-پرکننده و در نهایت اثر طول زنجیر سیلان بر رفتار رشد ترک خستگی ارزیابی شد. یافته ها: آزمایش رشد ترک خستگی نشان داد، شدت کم تحرکی و برهم کنش پرکننده-پرکننده کامپوزیت بیشترین اثر را بر اتلاف گرانروکشسان و سرعت رشد ترک دارد. پیوند کووالانسی در فصل مشترک می تواند ترک را از رشد در جهت اصلی منحرف کند و بنابراین ممکن است به عنوان سدی فیزیکی برای بهبود مقاومت در برابر رشد عمل کند. در آمیزه های بسیار پرشده که اثر برهم کنش پرکننده-پرکننده غالب بود اثر زنجیر سیلان در فصل مشترک محدود بود.

فرضیه: محدودیت اصلی زیست پلیمرها در مقایسه با پلیمرهای پایه نفتی، خواص مکانیکی و فیزیکی ضعیف آنهاست. در سال های اخیر تلاش هایی انجام شده تا با جادادن مناسب نانوذرات در پلیمر این مشکل برطرف شود و با بهبود نسبی خواص فیزیکی و مکانیکی این فیلم ها، محدودیت استفاده از آن ها در صنعت بسته بندی تا حد زیادی از بین برود. هدف پژوهش حاضر، جادادن نانوذرات روی اکسید در فیلم های نانوکامپوزیتی بر پایه زیست پلیمر ژلاتین به منظور بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی و گرمایی آن ها بود. روش ها: فیلم های نانوکامپوزیتی بر پایه ژلاتین با افزودن مقادیر مختلف نانوذرات روی اکسید (0، 0. 5، 1. 5 و %3) با روش شناخته شده قالب گیری تهیه شدند. با انجام آزمون های مختلف خواص مختلف فیلم های نانوکامپوزیتی تهیه شده شامل ضخامت، چگالی، تراوایی بخار آب، خواص مکانیکی، درجه شفافیت، ویژگی های رنگی و در نهایت مقدار زیست تخریب پذیری بررسی شد یافته ها: نتایج نشان داد، با افزایش غلظت نانوذرات روی اکسید استحکام کششی زیست فیلم افزایش و ازیاد طول تا پارگی کاهش یافت. نتایج آزمون های فیزیکی نشان داد، با افزایش غلظت نانوذرات تراوایی به بخار آب از 0. 76 به 0. 48 کاهش یافت. جاددادن نانوذرات روی اکسید بر شفافیت زیست فیلم موثر بوده و شفافیت با افزایش غلظت نانوذرات کاهش یافت. افزودن نانو ذرات به فیلم های برپایه ژلاتین موجب افزایش خواص گرمایی شامل دماهای انتقال شیشه ای (Tg) و ذوب (Tm) شد. همچنین پایداری گرمایی زیست فیلم ها از 533. 38 (در %0. 5 نانوذرات) به 559. 53 درجه سلسیوس (در %1. 5 نانوذرات) افزایش یافت. افزون بر این، نتایج بررسی زیست تخریب پذیری در خاک و نور نشان داد، با افزایش غلظت نانوذرات، زیست تخریب پذیری فیلم ها کاهش یافت. این نتیجه به دلیل افزودن نانوذرات است که موجب استحکام پیوند قوی تر میان اجزای ترکیب و تاخیر در زیست تخریب پذیری می شود.

فرضیه: ایروژل ها مواد نانوساختار جدیدی هستند که در دهه های اخیر توجه زیادی را جلب کرده اند. از این میان، ایروژل های پلیمری به دلیل سبک وزنی و مقرون به صرفه بودن کاربردهای ویژه ای پیدا کرده اند. در این مطالعه، از ایروژل های کربنی برای جداسازی گازهای حاصل از سوخت های فسیلی استفاده شده است. چالش این پژوهش، تلاش برای افزایش بهره وری جداسازی گاز، متناسب با مساحت سطح و ساختار جداساز است. روش ها: ایروژل کربنی نانوکامپوزیتی از پیش ماده پلیمری با مساحت سطح ویژه زیاد و شکل شناسی نانوساختار طی فرایند کربنی کردن در دماهای 600 و 1200 درجه سلسیوس ساخته شد. رزین نووالاک به دلیل قیمت کم و حل پذیری در الکل ها به عنوان ماتریس پلیمری در پلیمرشدن سل-ژل و گرافیت انبساط یافته به دلیل خواص منحصر به فرد و پراکنش نسبتا خوب برای ترکیب با نووالاک به عنوان تقویت کننده انتخاب شد. در این مطالعه، ابتدا با بررسی توزیع کلوئیدهای ایروژل کربنی با ترکیب درصدهای مختلف جامد نووالاک در سل اولیه، نمونه ای با توزیع کلوئیدهای ریز انتخاب شد. همچنین با بررسی اندازه حفره ها، ایروژل با ترکیب درصد انتخابی و البته به همراه چهار ترکیب درصد از گرافیت انبساط یافته (از دید مساحت سطح ویژه) ساخته شد. سپس، نمونه ها در دو دمای مختلف گرماکافت شدند. در ادامه، اثر نانوذرات گرافیت انبساط یافته و درجه بلورینگی ایروژل کربنی نانو کامپوزیتی بر کارایی جداسازی گازهای حاصل از سوخت های فسیلی بررسی شد. برای ارزیابی بلورینگی های مختلف ایروژل، ایروژل های کربنی در دو دمای 600 و 1200 درجه سلسیوس با درجه های بلورینگی مختلف تهیه شدند. یافته ها: نتایج این مطالعه نشان داد، نمونه ایروژل کربنی با %0. 75 وزنی گرافیت انبساط یافته و گرماکافت شده در دمای 1200درجه سلسیوس، %40 کارایی جذب گاز کربن دی اکسید بیشتری نسبت به نمونه خالص دارد.

فرضیه: امروزه رزین های گرماسخت از پرکاربردترین رزین های مصرفی در صنایع مختلف از جمله صنایع هوافضا و خودرو هستند. از این میان، رزین های اپوکسی اهمیت ویژه ای دارند. تقویت خواص مکانیکی این رزین به منظور استفاده در کاربردهای ویژه همواره یکی از نیازهای صنعت بوده است. در پژوهش حاضر تلاش شده است تا با استفاده از رزین بنزوکسازین بر پایه آنیلین و بیس فنول A و (Ba-a) و نانوذرات سیلیکا (Si)، مدول کششی رزین اپوکسی بهبود داده شود. روش ها: بدین منظور با توجه به نبود دسترسی به این رزین و برای دستیابی به توان علمی تولید کامپوزیت های اپوکسی-بنزوکسازین، رزین بنزوکسازین به روش حلالی سنتز و حلال زدایی شد. در ادامه، برای اطمینان از ماهیت ساختاری رزین سنتزشده و بررسی خواص گرمایی آن، از آزمون های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، رزونانس مغناطیسی هسته پروتون هیدروژن (1HNMR) و گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) بهره گرفته شد. پس از اطمینان از تولید رزین بنزوکسازین و آشنایی با ویژگی های فرایندی آن آمیزه سازی رزین اپوکسی انجام شد. یافته ها: نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد، کامپوزیت اپوکسی-بنزوکسازین (%80: 20 وزنی همراه با عامل پخت و شتاب دهنده) (EB-82) می تواند مدول کششی را نسبت به اپوکسی خالص (GPa 3. 33) حدود %17 افزایش دهد. با افزایش مقدار رزین بنزوکسازین به %30، خواص مکانیکی تغییری نکرد. بنابراین، از EB-82 برای ساخت سایر کامپوزیت ها استفاده شد. در نانوکامپوزیت های با 2 و %4 وزنی نانوسیلیکا مدول کششی به ترتیب نزدیک به 26 و %51 (4. 1 و GPa 1. 5) افزایش یافت. این نتایج جالب توجه به برهم کنش خوب میان اجزا و توزیع خوب پرکننده نسبت داده شد.