per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2018-10-23
31
4
307
318
10.22063/jipst.2018.1593
1593
Research Paper
آبکافت سلولوز با نانوکاتالیزگر مغناطیسی مایع یونی پلیمری بر پایه پلی (وینیل ایمیدازولیوم سولفونیک اسید)
Hydrolysis of Cellulose by Magnetic Poly(ionic liquid) Nanocatalyst Based on Poly(vinylimidazolium sulfonic acid)
نسرین زهره
nasrin.zohreh@gmail.com
1
سید حسن حسینی
meghdad_hossiny@yahoo.com
2
علی پورجوادی
purjavad@sharif.edu
3
قم، دانشگاه قم، دانشکده علوم، گروه شیمی، صندوق پستی: 466137161
بهشهر، دانشگاه علم و فناوری مازندران، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی: 4851878195
تهران، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده شیمی، صندوق پستی: 1639-11155
سلولوز فراوانترین منبع تولید زیستتوده است و میتواند جایگزین سوختهای فسیلی شود. راه حل کلی استفاده از سلولوز، تبدیل آن به گلوکوز و سپس تولید اتانول از آن است. روش آبکافت گرمایی بهوسیله کاتالیزگرهای اسیدی جامد راه حل مناسبی برای آبکافت سلولوز است. در کار پژوهشی حاضر، کاتالیزگر اسیدی مغناطیسی بر پایه پلیمر مایع یونی با موفقیت تهیه شد. این کاتالیزگر از پلیمرشدن وینیل ایمیدازولیوم سولفونیک اسید در مجاورت نانوذره مغناطیسی اصلاحشده تهیه شد. از آنجا که بستر کاتالیزگر از خود مونومرها تهیه شد، کاتالیزگر در مقایسه با سایر کاتالیزگرهای اسیدی ناهمگن مقدار بارگذاری زیادی نشان داد. کاتالیزگر حاصل با روشهای طیفسنجی زیرقرمز تبدیل فوریه، گرماوزنسنجی، مغناطیسسنجی، طیفسنجی پراش پرتو X، دستگاه جذب اتمی و میکروسکوپی الکترونی عبوری شناسایی شد. طیفسنجی زیرقرمز تبدیل فوریه نشان داد، پلیمر یونی بهخوبی روی سطح نانوذرات تثبیت شده است. نتایج آزمون گرمایی نیز نشان داد، مقدار بارگذاری پلیمر روی سطح بسیار زیاد است و کاتالیزگر پایداری گرمایی زیادی دارد. کاتالیزگر یونی حاصل نشان داد، در فرایند آبکافت سلولوز بسیار مؤثر است و بهره زیادی از گلوکوز را بهدست میدهد. کاتالیزگر اسیدی تهیهشده با سایر کاتالیزورهای تجاری و معدنی مقایسه شد و نتایج گزینشپذیری بیشتر کاتالیزگر سنتزشده را تأیید کرد. همچنین کاتالیزگر بهوسیله جداسازی با آهنربا بازیابی شد و مجدداً در واکنش استفاده شد. تمام نتایج نشان داد، کاتالیزگر تهیهشده در مقایسه با سایر کاتالیزگرهای گزارششده بهتر عمل کرده و به مقدار کمتری از کاتالیزگر برای انجام واکنش نیاز است. همه این نتایج نشان داد، کاتالیزگر و فرایند ارائهشده قابلیت استفاده در مقیاس زیاد را دارند.
سلولوز فراوانترین منبع تولید زیستتوده است و میتواند جایگزین سوختهای فسیلی شود. راه حل کلی استفاده از سلولوز، تبدیل آن به گلوکوز و سپس تولید اتانول از آن است. روش آبکافت گرمایی بهوسیله کاتالیزگرهای اسیدی جامد راه حل مناسبی برای آبکافت سلولوز است. در کار پژوهشی حاضر، کاتالیزگر اسیدی مغناطیسی بر پایه پلیمر مایع یونی با موفقیت تهیه شد. این کاتالیزگر از پلیمرشدن وینیل ایمیدازولیوم سولفونیک اسید در مجاورت نانوذره مغناطیسی اصلاحشده تهیه شد. از آنجا که بستر کاتالیزگر از خود مونومرها تهیه شد، کاتالیزگر در مقایسه با سایر کاتالیزگرهای اسیدی ناهمگن مقدار بارگذاری زیادی نشان داد. کاتالیزگر حاصل با روشهای طیفسنجی زیرقرمز تبدیل فوریه، گرماوزنسنجی، مغناطیسسنجی، طیفسنجی پراش پرتو X، دستگاه جذب اتمی و میکروسکوپی الکترونی عبوری شناسایی شد. طیفسنجی زیرقرمز تبدیل فوریه نشان داد، پلیمر یونی بهخوبی روی سطح نانوذرات تثبیت شده است. نتایج آزمون گرمایی نیز نشان داد، مقدار بارگذاری پلیمر روی سطح بسیار زیاد است و کاتالیزگر پایداری گرمایی زیادی دارد. کاتالیزگر یونی حاصل نشان داد، در فرایند آبکافت سلولوز بسیار مؤثر است و بهره زیادی از گلوکوز را بهدست میدهد. کاتالیزگر اسیدی تهیهشده با سایر کاتالیزورهای تجاری و معدنی مقایسه شد و نتایج گزینشپذیری بیشتر کاتالیزگر سنتزشده را تأیید کرد. همچنین کاتالیزگر بهوسیله جداسازی با آهنربا بازیابی شد و مجدداً در واکنش استفاده شد. تمام نتایج نشان داد، کاتالیزگر تهیهشده در مقایسه با سایر کاتالیزگرهای گزارششده بهتر عمل کرده و به مقدار کمتری از کاتالیزگر برای انجام واکنش نیاز است. همه این نتایج نشان داد، کاتالیزگر و فرایند ارائهشده قابلیت استفاده در مقیاس زیاد را دارند.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1593_1f8ea3065745544b6d20bc516d8f8791.pdf
پلیمر مایع یونی
نانوذره مغناطیسی
کاتالیزگر
آبکافت سلولوز
poly(ionic liquid)
magnetic nanoparticle
catalyst
cellulose hydrolysis
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2018-10-23
31
4
319
330
10.22063/jipst.2018.1595
1595
Research Paper
اثر نانوذرات گرافن کاهشیافته گرمایی بر عملکرد حفاظت از تداخل الکترومغناطیسی، رفتار رئولوژی و پایداری گرمایی آمیخته PP/PET
Effect of Thermally-Reduced Graphene Nanoparticles on the Electromagnetic Interference Shielding Performance, Rheological Behavior and Thermal Stability of PP/PET Blend
راضیه معینی
raziemoeini@yahoo.com
1
آرش صادقی
arashsadeghi1993@yahoo.com
2
جعفر خادمزاده یگانه
3
قم، دانشگاه صنعتی قم، دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی: 1519-37195
قم، دانشگاه صنعتی قم، دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی: 1519-37195
قم، دانشگاه صنعتی قم، دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی: 1519-37195
در پژوهش حاضر، اثر نانوذرات گرافن کاهشیافته گرمایی بر رسانندگی الکتریکی، ثابت دیالکتریک، قابلیت سپر حفاظت امواج الکترومغناطیسی، رفتار رئولوژی و پایداری گرمایی آمیخته PP/PET مطالعه شده است. بدین منظور، نانوکامپوزیتهای آمیخته PP/PET با ترکیب درصد 50/50 در مجاورت مقادیر مختلف گرافن به روش اختلاط مذاب تهیه شدند. شکلشناسی نمونهها هر دو فاز پیوسته بود که با جذب ترجیحی نانوذرات ساختار فراگیر دوگانه تشکیل شد. این ساختار بهطور شایان توجهی رسانندگی الکتریکی نانوکامپوزیتها را افزایش داد. نتایج رئولوژی نشان داد، شبکه سهبعدی نانوذرات گرافن در کسر حجمی کم تشکیل شده است. در کسر حجمی حدود %1/0 از نانوذرات مقدار رسانندگی الکتریکی بهدست آمده (S/m 10-6) معیارهای لازم برای فیلمهای نازک را در کاربردهای ضدالکتریسیته ساکن برآورده میسازد. در مقدار %2 از نانوذرات مقدار رسانندگی الکتریکی به مقدار درخور توجه 0.16S/m میرسد که برای بسیاری از کاربردهای الکتریکی قابل قبول است. با افزودن گرافن ثابت دیالکتریک و قابلیت حفاظت از تداخل امواج الکترومغناطیس آمیخته افزایش شایان توجهی داشت، بهطوری که با افزودن %2 نانوذرات در بسامد 10Hz ، ثابت دیالکتریک آمیخته خالص از حدود 4 به مقدار 107×9 و حفاظت از تداخل امواج الکترومغناطیس از 1dB برای نمونه خالص به مقدار 42dB افزایش یافت. این نتایج نشان میدهد، نانوکامپوزیت تهیه شده بهخوبی قابلیت استفاده در کاربردهای حفاظت در برابر تداخل امواج الکترومغناطیس را دارد. نتایج آزمون تجزیه گرماوزنسنجی نشان داد، افزودن نانوصفحههای گرافن بهطور چشمگیری باعث پایداری گرمایی آمیخته شده است، بهطوری که دمای T10 و Tmax با افزودن گرافن و افزایش مقدار آن به دماهای بیشتر انتقال یافته و سرعت تخریب نیز کاهش یافته است.
در پژوهش حاضر، اثر نانوذرات گرافن کاهشیافته گرمایی بر رسانندگی الکتریکی، ثابت دیالکتریک، قابلیت سپر حفاظت امواج الکترومغناطیسی، رفتار رئولوژی و پایداری گرمایی آمیخته PP/PET مطالعه شده است. بدین منظور، نانوکامپوزیتهای آمیخته PP/PET با ترکیب درصد 50/50 در مجاورت مقادیر مختلف گرافن به روش اختلاط مذاب تهیه شدند. شکلشناسی نمونهها هر دو فاز پیوسته بود که با جذب ترجیحی نانوذرات ساختار فراگیر دوگانه تشکیل شد. این ساختار بهطور شایان توجهی رسانندگی الکتریکی نانوکامپوزیتها را افزایش داد. نتایج رئولوژی نشان داد، شبکه سهبعدی نانوذرات گرافن در کسر حجمی کم تشکیل شده است. در کسر حجمی حدود %1/0 از نانوذرات مقدار رسانندگی الکتریکی بهدست آمده (S/m 10-6) معیارهای لازم برای فیلمهای نازک را در کاربردهای ضدالکتریسیته ساکن برآورده میسازد. در مقدار %2 از نانوذرات مقدار رسانندگی الکتریکی به مقدار درخور توجه 0.16S/m میرسد که برای بسیاری از کاربردهای الکتریکی قابل قبول است. با افزودن گرافن ثابت دیالکتریک و قابلیت حفاظت از تداخل امواج الکترومغناطیس آمیخته افزایش شایان توجهی داشت، بهطوری که با افزودن %2 نانوذرات در بسامد 10Hz ، ثابت دیالکتریک آمیخته خالص از حدود 4 به مقدار 107×9 و حفاظت از تداخل امواج الکترومغناطیس از 1dB برای نمونه خالص به مقدار 42dB افزایش یافت. این نتایج نشان میدهد، نانوکامپوزیت تهیه شده بهخوبی قابلیت استفاده در کاربردهای حفاظت در برابر تداخل امواج الکترومغناطیس را دارد. نتایج آزمون تجزیه گرماوزنسنجی نشان داد، افزودن نانوصفحههای گرافن بهطور چشمگیری باعث پایداری گرمایی آمیخته شده است، بهطوری که دمای T10 و Tmax با افزودن گرافن و افزایش مقدار آن به دماهای بیشتر انتقال یافته و سرعت تخریب نیز کاهش یافته است.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1595_4c512f5115481909edb14d12483d37e6.pdf
گرافن کاهشیافته گرمایی
رئولوژی
رسانندگی الکتریکی
حفاظت از تداخل الکترومغناطیسی
پایداری گرمایی
thermally reduced graphene
Rheology
electrical conductivity
electromagnetic interference shielding
thermal stability
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2018-10-23
31
4
331
344
10.22063/jipst.2018.1596
1596
Research Paper
بررسی رفتار ترشدگی غشای الیاف توخالی پلیپروپیلنی نانوکامپوزیتی بهعنوان تماسدهنده غشایی برای حذف کربن دیاکسید
Evaluation of Wetting Behavior of Nanocomposite Polypropylene Hollow Fiber Membrane as a Membrane Contactor for CO2 Removal
پریا امیرعابدی
paryaamirabedy@yahoo.com
1
رضا یگانی
ryegani@sut.ac.ir
2
علی اکبری
ali_akbari@sut.ac.ir
3
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، صندوق پستی1996-51335؛ 1- دانشکده مهندسی شیمی، 2- مرکز تحقیقات فناوری غشا
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، صندوق پستی1996-51335؛ 1- دانشکده مهندسی شیمی، 2- مرکز تحقیقات فناوری غشا
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، صندوق پستی1996-51335؛ 1- دانشکده مهندسی شیمی، 2- مرکز تحقیقات فناوری غشا
تماسدهندههای غشایی گاز-مایع بهعنوان یکی از جایگزینهای بالقوه برای حذف کربن دیاکسید در مقایسه با فناوریهای متداول درنظر گرفته شدهاند. با وجود این، ترشدگی غشاها بهوسیله جاذبهای مایع طی این فرایند، عملکرد تماسدهندههای غشایی را محدود میکند که این موضوع ضرورت استفاده از غشاهای ابرآبگریز را در این سامانهها نشان میدهد. در سالهای اخیر، استفاده از نانوذرات برای افزایش آبگریزی سطح غشاهای پلیمری و ساخت غشاهای نانوکامپوزیتی بهطور قابل ملاحظهای مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در راستای کاهش مشکل ترشدگی غشاها، در پژوهش پیش رو از نانوذرات سیلیکای پیوندخورده با گروه عاملی متیل (CH3SiO2) برای افزایش آبگریزی سطح غشای پلیپروپیلنی استفاده شد که این نانوذرات با روش سل-ژل سنتز شدند. غشاهای ساخته شده با آزمونهای ATR-FTIR،FE-SEM،XRD و اندازهگیری زاویه تماس، استحکام مکانیکی و فشار نفوذ بحرانی ارزیابی شدند. نتایج حاصل از آزمون ATR-FTIR سنتز نانوذرات سیلیکای اصلاحشده با عامل متیل را روی سطح غشای پلیپروپیلنی تأیید کرد. نتایج حاصل از اندازهگیری زاویه تماس نیز نشان داد، در غشاهای نانوکامپوزیتی با افزایش نسبت مولی MTES/TEOS از 1 تا 4، اندازه زاویه تماس از °125 تا °164 افزایش یافته ولی با افزایش بیشتر نسبت مولی MTES/TEOS اندازه زاویه تماس کاهش یافته است. همچنین با دقت در نتایج حاصل از اندازهگیری استحکام مکانیکی میتوان دریافت، سنتز نانوذرات، استحکام کششی غشا را تا 12.8MPa افزایش داده است. در نهایت، عملکرد غشاها در تماسدهندههای غشایی برای جذب گاز کربن دیاکسید ارزیابی شد که نتایج حاکی از کاهش شدید شار عبوری برای غشاهای خالص در مقایسه با غشاهای نانوکامپوزیتی بود.
تماسدهندههای غشایی گاز-مایع بهعنوان یکی از جایگزینهای بالقوه برای حذف کربن دیاکسید در مقایسه با فناوریهای متداول درنظر گرفته شدهاند. با وجود این، ترشدگی غشاها بهوسیله جاذبهای مایع طی این فرایند، عملکرد تماسدهندههای غشایی را محدود میکند که این موضوع ضرورت استفاده از غشاهای ابرآبگریز را در این سامانهها نشان میدهد. در سالهای اخیر، استفاده از نانوذرات برای افزایش آبگریزی سطح غشاهای پلیمری و ساخت غشاهای نانوکامپوزیتی بهطور قابل ملاحظهای مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در راستای کاهش مشکل ترشدگی غشاها، در پژوهش پیش رو از نانوذرات سیلیکای پیوندخورده با گروه عاملی متیل (CH3SiO2) برای افزایش آبگریزی سطح غشای پلیپروپیلنی استفاده شد که این نانوذرات با روش سل-ژل سنتز شدند. غشاهای ساخته شده با آزمونهای ATR-FTIR،FE-SEM،XRD و اندازهگیری زاویه تماس، استحکام مکانیکی و فشار نفوذ بحرانی ارزیابی شدند. نتایج حاصل از آزمون ATR-FTIR سنتز نانوذرات سیلیکای اصلاحشده با عامل متیل را روی سطح غشای پلیپروپیلنی تأیید کرد. نتایج حاصل از اندازهگیری زاویه تماس نیز نشان داد، در غشاهای نانوکامپوزیتی با افزایش نسبت مولی MTES/TEOS از 1 تا 4، اندازه زاویه تماس از °125 تا °164 افزایش یافته ولی با افزایش بیشتر نسبت مولی MTES/TEOS اندازه زاویه تماس کاهش یافته است. همچنین با دقت در نتایج حاصل از اندازهگیری استحکام مکانیکی میتوان دریافت، سنتز نانوذرات، استحکام کششی غشا را تا 12.8MPa افزایش داده است. در نهایت، عملکرد غشاها در تماسدهندههای غشایی برای جذب گاز کربن دیاکسید ارزیابی شد که نتایج حاکی از کاهش شدید شار عبوری برای غشاهای خالص در مقایسه با غشاهای نانوکامپوزیتی بود.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1596_8332e8e3f62476733c592574296cc8f6.pdf
تماسدهنده غشایی
آبگریزی
غشای نانوکامپوزیتی
پلیپروپیلن
نانوذرات سیلیکا
membrane contactor
Hydrophobicity
nanocomposite membrane
Polypropylene
silica nanoparticles
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2018-10-23
31
4
345
357
10.22063/jipst.2018.1597
1597
Research Paper
خواص مکانیکی و شکلشناسی نانوکامپوزیتهای NR/SBR تقویتشده با الیاف کوتاه نایلون و نانولولههای کربن
Mechanical and Morphological Properties of Short Nylon Fibers and Carbon Nanotubes Reinforced NR/SBR Nanocomposites
صدیقه سلطانی
s.soltani@ippi.ac.ir
1
قاسم نادری
g.naderi@ippi.ac.ir
2
میرحمیدرضا قریشی
m.h.ghoreishy@ippi.ac.ir
3
اکرم شکرزاده
4
فائزه رزمجو
5
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند پلیمر، گروه لاستیک، صندوق پستی 112-14975
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند پلیمر، گروه لاستیک، صندوق پستی 112-14975
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند پلیمر، گروه لاستیک، صندوق پستی 112-14975
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند پلیمر، گروه لاستیک، صندوق پستی 112-14975
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند پلیمر، گروه لاستیک، صندوق پستی 112-14975
نانوکامپوزیتهای هیبریدی لاستیک طبیعی و لاستیک استیرن-بوتادیان (NR/SBR) تقویتشده با الیاف کوتاه نایلون و نانولولههای کربن در غلتک آزمایشگاهی تهیه شدند. اثر مقادیر مختلف نانولولههای کربن چنددیواره (MWCNT) اصلاحشده و نشده در مقادیر مختلف وزنی 0phr تا 3phr بر خواص مکانیکی، ساختاری و شکلشناسی آمیزههای تهیه شده بررسی شد. نتایج نشان داد، چسبندگی الیاف به ماتریس لاستیکی با افزودن عامل سازگارکننده هگزامتیلن تتراآمین، رزورسینول و سیلیکای آبدار (HRH) افزایش یافت. با افزایش مقدار نانولوله کربن چنددیواره اصلاحشده و نشده زمان پخت و شاخص تورم کاهش یافت، در حالی که سرعت پخت و بیشینه گشتاور افزایش یافت. خواص مکانیکی، استحکام پارگی، سختی و مانایی فشاری آمیزههای مزبور با افزایش ترکیب درصد نانولولههای کربن چنددیواره اصلاحشده و نشده در دو جهت طولی (L) و عرضی (T) افزایش نشان داد. جهندگی نانوکامپوزیتهای تهیه شده با افزایش ترکیب درصد نانولوله کاهش یافت و در نانولوله اصلاحشده کاهش بیشتری مشاهده شد. ساختار نانوکامپوزیتها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مطالعه شد. نتایج حاکی از آن است که با افزودن نانولوله کربن بهویژه اصلاحشده در جهت طولی بیرونزدگی الیاف و حفرههای توخالی کمتر است. بدین معنا که چسبندگی قویتری بین ماتریس و الیاف با وجود نانولوله اصلاحشده بهوجود آمده است. برای نمونهها در جهت عرضی، بیرونزدگی الیاف بیشتر و چسبندگی ضعیفتری مشاهده شد.
نانوکامپوزیتهای هیبریدی لاستیک طبیعی و لاستیک استیرن-بوتادیان (NR/SBR) تقویتشده با الیاف کوتاه نایلون و نانولولههای کربن در غلتک آزمایشگاهی تهیه شدند. اثر مقادیر مختلف نانولولههای کربن چنددیواره (MWCNT) اصلاحشده و نشده در مقادیر مختلف وزنی 0phr تا 3phr بر خواص مکانیکی، ساختاری و شکلشناسی آمیزههای تهیه شده بررسی شد. نتایج نشان داد، چسبندگی الیاف به ماتریس لاستیکی با افزودن عامل سازگارکننده هگزامتیلن تتراآمین، رزورسینول و سیلیکای آبدار (HRH) افزایش یافت. با افزایش مقدار نانولوله کربن چنددیواره اصلاحشده و نشده زمان پخت و شاخص تورم کاهش یافت، در حالی که سرعت پخت و بیشینه گشتاور افزایش یافت. خواص مکانیکی، استحکام پارگی، سختی و مانایی فشاری آمیزههای مزبور با افزایش ترکیب درصد نانولولههای کربن چنددیواره اصلاحشده و نشده در دو جهت طولی (L) و عرضی (T) افزایش نشان داد. جهندگی نانوکامپوزیتهای تهیه شده با افزایش ترکیب درصد نانولوله کاهش یافت و در نانولوله اصلاحشده کاهش بیشتری مشاهده شد. ساختار نانوکامپوزیتها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مطالعه شد. نتایج حاکی از آن است که با افزودن نانولوله کربن بهویژه اصلاحشده در جهت طولی بیرونزدگی الیاف و حفرههای توخالی کمتر است. بدین معنا که چسبندگی قویتری بین ماتریس و الیاف با وجود نانولوله اصلاحشده بهوجود آمده است. برای نمونهها در جهت عرضی، بیرونزدگی الیاف بیشتر و چسبندگی ضعیفتری مشاهده شد.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1597_97e93c034e68a950a44aca6140c6d7de.pdf
نانوکامپوزیت
الیاف کوتاه کربن
نانولوله کربن
لاستیک NR/SBR
خواص مکانیکی و شکلشناسی
Nanocomposite
short nylon fibers
carbon nanotube
NR/SBR rubber
mechanical and morphology properties
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2018-10-23
31
4
359
371
10.22063/jipst.2018.1598
1598
Research Paper
بررسی مقاومت گرمایی نانوکامپوزیتهای رزین فنولی-الیاف شیشه- نانوسیلیکا
Investigation of the Thermal Resistance of Phenolic Resin/Glass Fiber/Nanosilica Nanocomposites
بهرام پورحسن
bahramp606@gmail.com
1
آیدین میرزاپور
aidinmirzapour@yahoo.com
2
زهرا اسلامی
3
دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دزفول، صندوق پستی: 313
تهران، پژوهشگاه فضایی ایران، پژوهشکده سامانههای حمل و نقل فضایی، صندوق پستی: 754-13445
تهران، پژوهشگاه فضایی ایران، پژوهشکده سامانههای حمل و نقل فضایی، صندوق پستی: 754-13445
از کامپوزیت الیاف شیشه در ساخت محفظه سوختن سازههای فضایی استفاده میشود. برای بهبود عملکرد کامپوزیتها در این سازهها، ذرات سیلیکا در مقیاس میکرون کاربرد گستردهای پیدا کردهاند. در پژوهش حاضر، امکان ساخت کامپوزیت فنولی الیاف شیشه با ذرات سیلیکا در مقیاس نانو برای جایگزینی کامپوزیتهای رایج ساخته شده از ذرات سیلیکون دیاکسید در مقیاس میکرون بررسی شده است. هدف از ساخت این نانوکامپوزیتها افزایش عملکرد فداشوندگی این سازهها و نیز کاهش وزن مرده و هزینه ساخت این سازههای فضایی است. برای ساخت نمونهها، ابتدا مقدار مشخصی از رزین در متیل الکل حل شد. سپس، مقدار لازم نانوسیلیکا به مخلوط اضافه شد و مخلوط حاصل بهمدت 1h بهطور همزمان با همزن مکانیکی و فراصوتدهی همزده شد. برای ساخت نانوکامپوزیت الیاف شیشه، ابتدا مقدار نظری الیاف خرده شده وزن شد. سپس، این الیاف بهطور دستی با مخلوط رزین بهدست آمده آغشتهسازی شدند. برای ساخت نانوکامپوزیتها خمیر آماده شده داخل قالب استوانهای ریخته شد و به روش قالبگیری فشاری در دمای 170C و فشار 10bar پخت شد. برای بررسی خواص فداشوندگی نمونههای ساخته شده از آزمون اکسیاستیلن استفاده شد. در این آزمون از دادههای کاهش وزن نمونهها و بررسی سطح نمونهها پیش و پس از فداشوندگی برای تحلیل نتایج بهدست آمده استفاده شد. نتایج نشان داد، وجود نانوسیلیکا باعث تشکیل لایه مذاب با گرانروی زیاد شده که بهعنوان لایه محافظ در برابر نفوذ گرما عمل کرده و از تخریب بیشتر لایههای پایینتر نمونهها جلوگیری میکند. همچنین، فرسایش وزنی نانوکامپوزیت دارای فقط 2، 4 و %6 وزنی نانوسیلیکا نسبت به نمونه بدون نانوسیلیکا به ترتیب حدود 12، 19 و %31 کاهش یافته است.
از کامپوزیت الیاف شیشه در ساخت محفظه سوختن سازههای فضایی استفاده میشود. برای بهبود عملکرد کامپوزیتها در این سازهها، ذرات سیلیکا در مقیاس میکرون کاربرد گستردهای پیدا کردهاند. در پژوهش حاضر، امکان ساخت کامپوزیت فنولی الیاف شیشه با ذرات سیلیکا در مقیاس نانو برای جایگزینی کامپوزیتهای رایج ساخته شده از ذرات سیلیکون دیاکسید در مقیاس میکرون بررسی شده است. هدف از ساخت این نانوکامپوزیتها افزایش عملکرد فداشوندگی این سازهها و نیز کاهش وزن مرده و هزینه ساخت این سازههای فضایی است. برای ساخت نمونهها، ابتدا مقدار مشخصی از رزین در متیل الکل حل شد. سپس، مقدار لازم نانوسیلیکا به مخلوط اضافه شد و مخلوط حاصل بهمدت 1h بهطور همزمان با همزن مکانیکی و فراصوتدهی همزده شد. برای ساخت نانوکامپوزیت الیاف شیشه، ابتدا مقدار نظری الیاف خرده شده وزن شد. سپس، این الیاف بهطور دستی با مخلوط رزین بهدست آمده آغشتهسازی شدند. برای ساخت نانوکامپوزیتها خمیر آماده شده داخل قالب استوانهای ریخته شد و به روش قالبگیری فشاری در دمای 170C و فشار 10bar پخت شد. برای بررسی خواص فداشوندگی نمونههای ساخته شده از آزمون اکسیاستیلن استفاده شد. در این آزمون از دادههای کاهش وزن نمونهها و بررسی سطح نمونهها پیش و پس از فداشوندگی برای تحلیل نتایج بهدست آمده استفاده شد. نتایج نشان داد، وجود نانوسیلیکا باعث تشکیل لایه مذاب با گرانروی زیاد شده که بهعنوان لایه محافظ در برابر نفوذ گرما عمل کرده و از تخریب بیشتر لایههای پایینتر نمونهها جلوگیری میکند. همچنین، فرسایش وزنی نانوکامپوزیت دارای فقط 2، 4 و %6 وزنی نانوسیلیکا نسبت به نمونه بدون نانوسیلیکا به ترتیب حدود 12، 19 و %31 کاهش یافته است.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1598_ce81797ac51820cb134cc2bd26587559.pdf
کامپوزیت فنولی
الیاف شیشه
نانوسیلیکا
آزمون اکسی استیلن
فداشوندگی
phenolic composite
glass fiber
nanosilica
oxy-acetylene test
ablation
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2018-10-23
31
4
373
383
10.22063/jipst.2018.1599
1599
Research Paper
تهیه نانوهیبریدهای مقاوم گرمایی بر پایه رزینهای نووالاک و اپوکسی و نانولولههای کربن اپوکسیدارشده
Preparation of Thermally-Resistant Nanohybrids Based on Novolac and Epoxy Resins and Epoxidized Carbon Nanotubes
سینا شاهی
sina.msc1987@gmail.com
1
حسین روغنی ممقانی
r.mamaghani@sut.ac.ir
2
مهدی سلامی کلجاهی
m.salami@sut.ac.ir
3
حمیدرضا ابراهیمی
h_ebrahimi5628@yahoo.com
4
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، صندوق پستی: 1996-51335: 1- دانشکده مهندسی پلیمر، 2- پژوهشکده مواد پلیمری
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، صندوق پستی: 1996-51335: 1- دانشکده مهندسی پلیمر، 2- پژوهشکده مواد پلیمری
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، صندوق پستی: 1996-51335: 1- دانشکده مهندسی پلیمر، 2- پژوهشکده مواد پلیمری
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، صندوق پستی: 1996-51335: 1- دانشکده مهندسی پلیمر، 2- پژوهشکده مواد پلیمری
نانوکامپوزیتهای دارای پایداری گرمایی زیاد از واردکردن نانولوله کربن اصلاحشده به داخل ماتریس رزین اپوکسی پختشده با رزین نووالاک تهیه شدند. طی فرایند اصلاح، گروههای کربوکسیل در اثر اکسایش با نیتریک اسید و گروههای هیدروکسیل با استفاده از واکنش گروههای اسیدی ایجاد شده با بوتان دیال روی نانولولههای کربن حاصل شدند. سپس، عاملیت اپوکسی روی سطح نانولوله با استفاده از عامل اتصالدهنده سیلانی (3- گلیسیدیلوکسی پروپیل)تریمتوکسیسیلان ایجاد شد. نانولوله کربن اصلاحشده با عاملیت اپوکسی قابلیت واکنشپذیری با گروههای هیدروکسیل نووالاک را دارد. در اثر پخت نانولوله کربن اصلاحشده و رزین اپوکسی دارای گروههای اپوکسیدی با رزین نووالاک شبکه هیبریدی مقاوم گرمایی حاصل شد. با توجه به واکنشپذیری کم گروههای اپوکسی و هیدروکسیل در حالت کاتالیز نشده، از تریفنیل فسفین بهعنوان کاتالیزگر برای تسریع واکنش پخت استفاده شد. در نهایت، نتایج حاصل از طیفسنجی زیرقرمز و فوتوالکترونی پرتو X نشان داد، اصلاح نانولوله کربن بهطور مؤثری انجام شده است. آزمون پراش پرتو X، توزیع یکنواخت نانولوله کربن اصلاحشده را در ماتریس اپوکسی پختشده، نشان داد. طبق نتایج تجزیه گرماوزنسنجی، واردکردن نانولوله کربن اصلاحشده به مقدار 2 و %4 وزنی در داخل شبکه هیبریدی اپوکسی پختشده با نووالاک باعث افزایش شایان توجه مقدار خاکستر باقیمانده آن از %26.6 به مقادیر 32.8 و %38.2 شد. بر اساس نتایج بهدست آمده از میکروسکوپیهای الکترونی پویشی و عبوری، نانولههای کربن ساختارهای درهم تنیده و گرهخورده با سطحی بسیار صاف و یکنواخت نشان دادند که حتی پس از اصلاح نیز ساختار خود را حفظ میکنند. این روش میتواند بهعنوان روش مناسبی برای تهیه گرماسختهای با مقاومت گرمایی زیاد برای استفاده در کاربردهای محافظت گرمایی درنظر گرفته شود.
نانوکامپوزیتهای دارای پایداری گرمایی زیاد از واردکردن نانولوله کربن اصلاحشده به داخل ماتریس رزین اپوکسی پختشده با رزین نووالاک تهیه شدند. طی فرایند اصلاح، گروههای کربوکسیل در اثر اکسایش با نیتریک اسید و گروههای هیدروکسیل با استفاده از واکنش گروههای اسیدی ایجاد شده با بوتان دیال روی نانولولههای کربن حاصل شدند. سپس، عاملیت اپوکسی روی سطح نانولوله با استفاده از عامل اتصالدهنده سیلانی (3- گلیسیدیلوکسی پروپیل)تریمتوکسیسیلان ایجاد شد. نانولوله کربن اصلاحشده با عاملیت اپوکسی قابلیت واکنشپذیری با گروههای هیدروکسیل نووالاک را دارد. در اثر پخت نانولوله کربن اصلاحشده و رزین اپوکسی دارای گروههای اپوکسیدی با رزین نووالاک شبکه هیبریدی مقاوم گرمایی حاصل شد. با توجه به واکنشپذیری کم گروههای اپوکسی و هیدروکسیل در حالت کاتالیز نشده، از تریفنیل فسفین بهعنوان کاتالیزگر برای تسریع واکنش پخت استفاده شد. در نهایت، نتایج حاصل از طیفسنجی زیرقرمز و فوتوالکترونی پرتو X نشان داد، اصلاح نانولوله کربن بهطور مؤثری انجام شده است. آزمون پراش پرتو X، توزیع یکنواخت نانولوله کربن اصلاحشده را در ماتریس اپوکسی پختشده، نشان داد. طبق نتایج تجزیه گرماوزنسنجی، واردکردن نانولوله کربن اصلاحشده به مقدار 2 و %4 وزنی در داخل شبکه هیبریدی اپوکسی پختشده با نووالاک باعث افزایش شایان توجه مقدار خاکستر باقیمانده آن از %26.6 به مقادیر 32.8 و %38.2 شد. بر اساس نتایج بهدست آمده از میکروسکوپیهای الکترونی پویشی و عبوری، نانولههای کربن ساختارهای درهم تنیده و گرهخورده با سطحی بسیار صاف و یکنواخت نشان دادند که حتی پس از اصلاح نیز ساختار خود را حفظ میکنند. این روش میتواند بهعنوان روش مناسبی برای تهیه گرماسختهای با مقاومت گرمایی زیاد برای استفاده در کاربردهای محافظت گرمایی درنظر گرفته شود.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1599_8ddfcbce3d91190baeee4ed79c25ff40.pdf
رزین اپوکسی
رزین نووالاک
نانولوله کربن
نانوکامپوزیت
خواص گرمایی
epoxy resin
novolac resin
carbon nanotube
Nanocomposite
thermal properties
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2018-10-23
31
4
385
400
10.22063/jipst.2018.1600
1600
Research Paper
عاملدارکردن پلی(وینیل الکل) و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل با گروههای عاملی واکنشپذیر مختلف: سنتز و شناسایی
Functionalization of Poly(vinyl alcohol) and Ethylene-Vinyl Alcohol Copolymer with Various Reactive Functional Groups: Synthesis and Characterization
مجتبی فرخی
farokhi.mf@gmail.com
1
مهدی عبدالهی
2
تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی فرایندهای پلیمریزاسیون، صندوق پستی: 143-14115
تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی فرایندهای پلیمریزاسیون، صندوق پستی: 143-14115
یافتن روشهای جدید اصلاح شیمیایی پلیمرها، رویکردی جالب برای تغییر خواص و در نتیجه کاربرد نهایی آنهاست. پلی(وینیل الکل) (PVA) و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل (EVA) به دلیل وجود گروههای هیدروکسیل در ساختار خود، گزینههای مناسبی برای بررسی عملی انواع اصلاح شیمیایی بهشمار میآیند. پلی(وینیل الکل) با استفاده از آکریلویل کلرید در حلال 1-متیل-2-پیرولیدون (دمای معمولی) و مالئیک انیدرید در حلال دیمتیل سولفوکسید (دمای C°100) عاملدار شد. کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل نیز با استفاده از کلرواستیل کلرید و آلفابرموایزوبوتیریل برمید از واکنش استریشدن در حلال 1-متیل-2-پیرولیدون و دمای معمولی عاملدار شد. افزون بر این، گروه بنزایمیدازول از واکنش جانشینی کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل آلفابرموایزوبوتیریلدارشده با نمک سدیم 2-مرکاپتوبنزایمیدازول در حلال تتراهیدروفوران (دمای 80C°) وارد ساختار کوپلیمر شد. ساختار پلیمرهای اولیه و اصلاحشده بهوسیله آزمونهای مختلف مانند طیفسنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) و طیفسنجی رزونانس مغناطیسی هسته پروتون (1H NMR) بررسی و تجزیه و تحلیل شدند. پلی(وینیل الکل) با استفاده از آکریلویل کلرید و مالئیک انیدرید به ترتیب 9.31 و %46.28 مولی و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل با استفاده از کلرواستیل کلرید و آلفابرموایزوبوتیریل برمید به ترتیب 71.50 و %63.46 مولی عاملدار شدند. نتایج بهدست آمده نشان داد، روشهای استفاده شده به عاملدارشدن زیاد پلیمرها منجر میشود و گزینههای مناسبی برای عاملدارکردن این دسته از پلیمرها هستند. افزون بر این، برای پیشبینی رفتار پلیمرهای عاملدارشده، پارامتر انحلالپذیری کلی و مؤلفههای آن (قطبی، پراکنشی و پیوند هیدروژنی) با استفاده از روشهای مشارکت گروههای عاملی Hoy و Hoftyzer-Van Krevelen محاسبه شدند. محاسبات نشان داد، دیمتیل استامید برای پلی(وینیل الکل) آکریلوییلدارشده (A-PVA)، پلی(وینیل الکل) کربوکسی وینیلدارشده (CV-PVA) و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل و استون برای کوپلیمرهای اصلاحشده با کلرواستیل کلرید و آلفابرموایزوبوتیریل برمید و کوپلیمر آزولدارشده بهترین حلال از میان حلالهای بررسیشده هستند که با نتایج تجربی مطابقت خوبی داشت.
یافتن روشهای جدید اصلاح شیمیایی پلیمرها، رویکردی جالب برای تغییر خواص و در نتیجه کاربرد نهایی آنهاست. پلی(وینیل الکل) (PVA) و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل (EVA) به دلیل وجود گروههای هیدروکسیل در ساختار خود، گزینههای مناسبی برای بررسی عملی انواع اصلاح شیمیایی بهشمار میآیند. پلی(وینیل الکل) با استفاده از آکریلویل کلرید در حلال 1-متیل-2-پیرولیدون (دمای معمولی) و مالئیک انیدرید در حلال دیمتیل سولفوکسید (دمای C°100) عاملدار شد. کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل نیز با استفاده از کلرواستیل کلرید و آلفابرموایزوبوتیریل برمید از واکنش استریشدن در حلال 1-متیل-2-پیرولیدون و دمای معمولی عاملدار شد. افزون بر این، گروه بنزایمیدازول از واکنش جانشینی کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل آلفابرموایزوبوتیریلدارشده با نمک سدیم 2-مرکاپتوبنزایمیدازول در حلال تتراهیدروفوران (دمای 80C°) وارد ساختار کوپلیمر شد. ساختار پلیمرهای اولیه و اصلاحشده بهوسیله آزمونهای مختلف مانند طیفسنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) و طیفسنجی رزونانس مغناطیسی هسته پروتون (1H NMR) بررسی و تجزیه و تحلیل شدند. پلی(وینیل الکل) با استفاده از آکریلویل کلرید و مالئیک انیدرید به ترتیب 9.31 و %46.28 مولی و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل با استفاده از کلرواستیل کلرید و آلفابرموایزوبوتیریل برمید به ترتیب 71.50 و %63.46 مولی عاملدار شدند. نتایج بهدست آمده نشان داد، روشهای استفاده شده به عاملدارشدن زیاد پلیمرها منجر میشود و گزینههای مناسبی برای عاملدارکردن این دسته از پلیمرها هستند. افزون بر این، برای پیشبینی رفتار پلیمرهای عاملدارشده، پارامتر انحلالپذیری کلی و مؤلفههای آن (قطبی، پراکنشی و پیوند هیدروژنی) با استفاده از روشهای مشارکت گروههای عاملی Hoy و Hoftyzer-Van Krevelen محاسبه شدند. محاسبات نشان داد، دیمتیل استامید برای پلی(وینیل الکل) آکریلوییلدارشده (A-PVA)، پلی(وینیل الکل) کربوکسی وینیلدارشده (CV-PVA) و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل و استون برای کوپلیمرهای اصلاحشده با کلرواستیل کلرید و آلفابرموایزوبوتیریل برمید و کوپلیمر آزولدارشده بهترین حلال از میان حلالهای بررسیشده هستند که با نتایج تجربی مطابقت خوبی داشت.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1600_974a1c00882d86ccf2e6f2ebafcf77f2.pdf
کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل
عاملدارکردن شیمیایی
آزولدارشدن
پارامتر انحلالپذیری
آزمونهای 1H NMR و FTIR
ethylene-vinyl alcohol copolymer
chemical functionalization
azolation
solubility parameter
1H NMR and FTIR analyses