پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایرانمجله علوم و تکنولوژی پلیمر1016325533120200420An Overview on Piezoelectric Cellular Polymers: Properties and Preparationمروری بر خواص و تهیه پلیمرهای سلولی پیزوالکتریک324171710.22063/jipst.2020.1717FAسورناآزیدهاکتهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، واحد ماهشهر، کد پستی 6351713178علیاکیریوسفیتهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، صندوق پستی 112-14975احمدرضاتقیزادهتهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، واحد ماهشهر، کد پستی 6351713178علیاکبرزارعیتهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، واحد ماهشهر، کد پستی 6351713178Journal Article20200607Piezoelectricity can be described as a capability of some particular materials which convert mechanical energy to electrical and vice versa. In addition to ceramics (such as PZT) and polar polymers (PVDF and its copolymers), non-polar cellular polymers have received much attention in the last two decades due to their reasonable price, light weight, flexibility, and piezoelectric coefficient (d33). These polymers are used for a variety of applications, such as energy absorbers, sensors, and the medical sciences. PP, PET, PEN, PE and COP are thermoplastic materials which show high piezoelectric coefficient. By placing these cellular films in a strong electric field (corona discharge or between two electrodes) and in the vicinity of ionizing gas, the gas is ionized by electric field and remains inside the cells, indicating a bipolar moment. Due to the quasi-piezoelectric behavior of these materials, they are called ‘piezoelectrets’ and their properties are called ‘ferroelectricity’. Important factors such as cell structure (morphology, size and density), ionizing gas type, and Young's modulus have direct effect on the piezoelectric coefficient. Furthermore, some post-processing treatments such as chemical and stretching processes improve the piezoelectric properties. Polypropylene is one of the most widely used cellular polymers in the field of piezoelectrics due to features such as reasonable price, good fatigue resistance, and good charge trapping in cells, which has provided a study platform for other polymers. In this review article, we discuss on recent developments in improving piezoelectric coefficient and the work process. The effects of different parameters like electrical breakdown strength of various gases, additives, servicing temperature of polymers and Young's modulus on piezoelectricity in cellular polymers are investigated.پیزوالکتریسیته قابلیتی است که طی آن مواد ویژهای میتوانند انرژی مکانیکی را به الکتریکی و برعکس تبدیل کنند. افرون بر سرامیکها (مانند PZT) و پلیمرهای قطبی (PVDF و کوپلیمرهای آن)، در دو دهه اخیر پلیمرهای سلولی غیرقطبی نیز بهدلیل داشتن قیمت مناسب، سبکی، انعطافپذیری و ضریب پیزوالکتریک (d33)، بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند. این پلیمرها برای کاربردهای مختلف همچون در جاذبهای انرژی، حسگرها و در زمیته علوم پزشکی بهکار گرفته میشوند. پلیپروپیلن (PP)، پلیاتیلن ترفتالات (PET)، پلیاتیلن نفتالات (PEN)، پلیاتیلن (PE) و پلیالفینهای حلقوی (COP) و مواد گرمانرم، ضریب پیزوالکتریک زیادی نشان میدهند. با قرارگیری این فیلمهای سلولی در میدان الکتریکی قوی (تخلیه هاله یا میان دو الکترود) و در مجاورت گاز یونکننده، گاز بهوسیله میدان الکتریکی یون میشود، درون سلولها باقی میماند و گشتاور دوقطبی نشان میدهد. بهدلیل رفتار شبهپیزوالکتریک این مواد، آنها را پیزوالکترت و به خواصی که نشان میدهند، فروالکتریسیته میگویند. عاملهای مهمی همچون ساختار سلولها (شکلشناسی، اندازه و چگالی)، نوع گاز یونکننده و مدول یانگ بر ضریب پیزوالکتریک اثر مستقیم میگذارند. افزون بر این، عملاوریهای پسفراورشی همچون فرایندهای شیمیایی و کشش نیز خواص پیزوالکتریک را بهبود میدهند. پلیپروپیلن یکی از پلیمرهای سلولی پرکاربرد در زمینه پیزوالکتریکهاست که بهدلیل داشتن ویژگیهایی مانند قیمت مناسب، مقاومت خستگی و حبس شارژ خوب در سلولها زمینه مطالعه را برای سایر پلیمرها فراهم کرده است. در این مقاله، پیشرفتهای اخیر در زمینه بهبود ضریب پیزوالکتریک و فرایند کار بحث شده است. اثر عاملهای مختلف همچون استحکام شکست الکتریکی گازهای مختلف، مدول یانگ، دمای کارکرد پلیمر و افزودنیها بر پیزوالکتریسیته در پلیمرهای سلولی بررسی و مرور شده است. <br /><br />پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایرانمجله علوم و تکنولوژی پلیمر1016325533120200420Optimization of Gas Barrier Properties of Nanocomposites of HDPE/Nanoclay Using
Response Surface Methodologyبهینهسازی خواص سدگری گاز در نانوکامپوزیتهای بر پایه پلیاتیلن پرچگالی-نانوخاکرس با روش سطح پاسخ2539171810.22063/jipst.2020.1718FAسپیدهگماریتهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه پلاستیک، صندوق پستی 112-14975اسماعیلقاسمیتهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه پلاستیک، صندوق پستی 112-14975سمیراکریمیتهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه پلاستیک، صندوق پستی 112-14975الههنامدارپور بنگرتهران، جاده شهریار-اشتهارد، شرکت اورند پیشرو، کد پستی 3164116873مهدیاکبرشاهیتهران، جاده شهریار-اشتهارد، شرکت اورند پیشرو، کد پستی 3164116873Journal Article20200607<strong>Hypothesis</strong>: Polymeric fuel tanks have considerably lighter weight in comparison to metal tanks. However, a drastic reduction in evaporation of gasoline vapor from these fuel tanks is needed. The use of nanoparticles to produce polymeric nanocomposites can be an effective way to reduce the extent of permeability and enhance mechanical and processing properties. The planar nanoclay platelets have a substantial potential in enhancement of barrier properties of polymers. It should be noted that the type of compatibilizer plays a remarkable role in the dispersion state of nanoclay. <br /><strong>Methods</strong>: Nanocomposite samples were prepared using melt blending method in a twin screw extruder. In order to find the optimized formulation, the effects of nanoclay content, compatibilizer type, compatibilizer content and screw speed were assessed using response surface methodology (RSM). The optimization was performed based on the lowest gas permeability, favorable impact strength and melt flow index.<br /><strong>Findings</strong>: In general, the increment of nanoclay content led to improvement of the barrier properties, while compatibilizer content had an optimal level. The results of optimization revealed that the sample containing 10 wt% of maleic anhydride grafted polyethylene as compatibilizer and 6 wt% of organoclay (Cloisite 20A) possesses the optimum properties. Indeed, this sample showed an optimum balance between different properties and an exfoliated morphology for nanoclay platelets was obtained. On the other hand, although the oxidized polyethylene wax with high viscosity showed the lowest gas permeability, the impact strength and melt flow index were totally undesirable. Nanocomposite samples containing low viscosity oxidized polyethylene wax exhibited the highest gas permeability. <br /><br /><strong>فرضیه</strong>: مخزنهای سوخت پلیمری وزن بسیار کمتری در مقایسه با نوع فلزی دارند. اما، در این مخزنهای سوخت، به کاهش چشمگیر تبخیر بنزین نیاز است. استفاده از نانوذرات و تهیه نانوکامپوزیت پلیمری میتواند راهحل مؤثری برای دستیابی به مادهای با خواص مکانیکی، فرایندی و تراوایی تنظیمپذیر باشد. نانوخاکرس صفحهای قابلیت زیادی در افزایش خواص سدگری پلیمرها ایجاد میکند و نوع سازگارکننده نقش مهمی در نحوه پراکنش نانوخاکرس دارد. <br /><strong>روشها</strong>: نمونههای نانوکامپوزیتی با روش آمیختهسازی مذاب در اکسترودر دوپیچی تهیه شدند. برای یافتن فرمولبندی بهینه، اثر عوامل مختلفی همچون مقدار نانوخاکرس و سازگارکننده، نوع سازگارکننده و سرعت اکستروژن با روش سطح پاسخ بررسی شد. بهینهسازی براساس دستیابی به حداقل مقدار گازتراوایی، استحکام ضربهای مناسب و شاخص جریان مذاب مناسب انجام شد.<br /><strong>یافتهها</strong>: بهطور کلی، با افزایش مقدار نانوخاکرس، خواص سدگری بهبود یافت. در حالی که برای سازگارکننده، مقدار بهینهایی وجود داشت. بهینهسازی نتایج مشخص کرد، نمونه دارای %6wt نانوخاکرس (کلویزیت 20A) و %10wt سازگارکننده پلیاتیلن پیوندخورده با مالئیک انیدرید، خواص بهینه دارد. در واقع، در این نمونه تعادل بهینهای میان خواص مختلف وجود داشته و ساختار کاملاً ورقهای از صفحههای نانوخاکرس حاصل شده است. از سوی دیگر، موم پلیاتیلن اکسیدشده با گرانروی زیاد، کمترین مقدار تراوایی را نشان داد. اما، مقدار استحکام ضربهای و شاخص جریان مذاب آن غیرقابل قبول بود. نمونههای نانوکامپوزیت دارای موم پلیاتیلن اکسیدشده با گرانروی کم، کمترین مقدار کاهش در گازتراوایی را نشان دادند.<br /><br />پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایرانمجله علوم و تکنولوژی پلیمر1016325533120200420The Effect of Process Parameters on the Synthesis of Thermoplastic Polyurethane Elastomer Through Reactive Melt Blendingاثر عاملهای فرایند بر تهیه الاستومرهای گرمانرم پلییورتان با آمیختهسازی واکنشی مذاب4149171910.22063/jipst.2020.1719FAمحمدبرمرتهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده علوم پلیمر، گروه پلییورتان و مواد پیشرفته، صندوق پستی112-14975شرویناحمدیتهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده علوم پلیمر، گروه پلییورتان و مواد پیشرفته، صندوق پستی112-149750000-0003-1038-5146سجادنظیفیتهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده علوم پلیمر، گروه پلییورتان و مواد پیشرفته، صندوق پستی112-14975Journal Article20200607<strong>Hypothesis</strong>: Thermoplastic polyurethane elastomers are generally synthesized by one of the methods of one-shot, pre-polymer and semi pre-polymer. In the preparation of polyurethanes by these methods the viscosity is increased as the reaction progresses, while the reaction is difficult to control. Therefore, the reaction extrusion method has received much attention in recent years due to high temperature reaction, better mixing of components and more convenient reaction control as well as increased reaction rate due to the elimination of post curing time. The purpose of this study was to study the process parameters of polyurethane elastomer synthesis using reactive extrusion.<br /><strong>Methods</strong>: Here a prepolymer was synthesized with a polyester polyol (based on adipic acid) and diphenyl methane diisocyanate in a glass reactor. Then butanediol chain extender was added to the prepared prepolymer in a micro extruder at three different temperatures and residence times to obtain the final polymer. FTIR and intrinsic viscosity tests were then taken from 9 prepared samples to determine the optimum temperature and residence time.<br /><strong>Finding</strong>: The results showed that the temperature of 165°C and the residence time of 10 min were the optimum conditions for the elastomer synthesis through reactive extrusion. Then, by designing three formulations, three thermoplastic elastomer specimens were prepared by adding butanediol chain extender to the prepolymers, in a micro-extruder, and their physical mechanical properties were studied. The results showed that using this method and the obtained process conditions, it is possible to provide polyurethane thermoplastic elastomers with desirable properties in shorter time.<br /><br /><strong>فرضیه</strong>: الاستومرهای گرمانرم پلییورتان بهطور کلی با یکی از روشهای تکمرحلهای، پیشپلیمری و نیمهپیشپلیمری تهیه میشوند. در تهیه پلییورتان با این روشها، گرانروی با پیشرفت واکنش افزایش مییابد و کنترل واکنش بهسختی انجام میشود. بنابراین روش اکستروژن واکنشی بهدلیل انجام واکنش در دمای زیاد، اختلاط بهتر اجزا، کنترل راحتتر واکنش و نیز افزایش سرعت واکنش بهدلیل حذف مرحله طولانی پخت، در سالهای اخیر توجههای زیادی را بهخود اختصاص داده است. هدف از این پژوهش، مطالعه عاملهای فرایند تهیه الاستومر پلییورتان با استفاده از اکستروژن واکنشی است. <br /><strong>روشها:</strong> بدین منظور، پیشپلیمر با پلیال پلیاستری (بر اساس آدیپیک اسید) و دیفنیل متان دیایزوسیانات در راکتور شیشهای تهیه شد. سپس، در سه دما و زمان اقامت مختلف با افزایش زنجیرافزای بوتان دیال در میکرواکسترودر واکنش تا تشکیل پلیمر ادامه یافت. سپس، برای تعیین دما و زمان اقامت بهینه از 9 نمونه بهدستآمده آزمونهای FTIR و گرانروی ذاتی گرفته شد. <br /><strong>یافتهها</strong>: نتایج نشان داد، 165 دمای درجه سلسیوس و زمان اقامت 10min، شرایط بهینه برای تهیه الاستومر از راه اکستروژن واکنشی است. سپس با طراحی سه فرمولبندی، سه نمونه الاستومر گرمانرم با افزودن زنجیرافزای بوتان دیال به پیشپلیمر در میکرواکسترودر تهیه و خواص فیزیکی مکانیکی آنها مطالعه شد. نتایج نشان داد، با استفاده از این روش و شرایط فرایند بهدستآمده، تهیه الاستومرهای گرمانرم پلییورتان با خواص مطلوب در زمانهای کوتاهتر امکانپذیر است.<br /><br />پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایرانمجله علوم و تکنولوژی پلیمر1016325533120200420Effects of Surface Microtopography on Wettability of Poly(dimethylsiloxane) Film: Superhydrophobicityاثر میکروتوپوگرافی سطحی بر ترشوندگی فیلم پلیدیمتیلسیلوکسان: ابرآبگریزی5162172010.22063/jipst.2020.1720FAشایستهخاکوندتبریز، شهر جدید سهند، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی پلیمر، کد پستی 5331817634کیومرثجلیلیتبریز، شهر جدید سهند، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی پلیمر، کد پستی 5331817634فاطمهحسنپورتبریز، شهر جدید سهند، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی پلیمر، کد پستی 5331817634فرهنگعباسیتبریز، شهر جدید سهند، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی پلیمر، کد پستی 5331817634Journal Article20200607<strong>Hypothesis</strong>: Recent advances in micro- and nanotechnology have led to possible design of functional micro/nanostructured surfaces with micro/nanotopography features that can exhibit low adhesion properties. An important example of such structures is superhydrophobic surface, which is extremely water repellent. In the present work, the effects of surface microtopography on the wetting of poly(dimethylsiloxane) (PDMS) rubber film with the goal of producing superhydrophobic surface are investigated. <br /><strong>Methods</strong>: Micropillar arrays inspired by biological structures found in nature are produced on PDMS surface using a soft microlithography technique with different pitch/width ratios. To this end, the masters are fabricated using conventional microfabrication techniques and photolithography. Master designs tested are inverted pillar shape fabricated by anisotropic etching of silicon (reactive-ion etching, DRIE), a high aspect ratio master and a low aspect ratio photoresist master.<br /><strong>Findings</strong>: Our fabricated pillars have nano-scale ripples that arise from the series of alternating, independent silicon etching and sidewall passivation steps used in the DRIE process. The elastomeric stamps are negative replicas of the masters and they are fabricated by PDMS. The stamps have a regular array of protruding features, in order to make a pattern transfer to the target substrate during m-contact printing. Several pitch/width ratios are configured to optimize the relationship between surface topography and wetting behavior of PDMS film using static water contact angle measurements. We have correlated these structures with PDMS rubber hydrophobicity and have also characterized the transition from the composite (Cassie-Baxter) to wetted (Wenzel) states for different types of surface structures. The surface topography-dependent contact angle of water underwent a transition from Cassie-Baxter to Wenzel states at pitch size ~60 mm. <br /><br /><strong>فرضیه</strong>: پیشرفتهای اخیر در میکرو و نانوفناوری امکان ایجاد سطوح میکرو یا نانوساختار کاربردی با ویژگی میکرو و نانوتوپوگرافی سطحی را فراهم میکند که میتوانند خواص چسبندگی کمی را نشان دهند. دسته بسیار مهمی از این ساختارها، سطوح ابرآبگریز بوده که بهشدت دافع آب هستند. در کار حاضر، اثرهای میکروتوپوگرافی سطحی بر رفتار ترشوندگی فیلم لاستیک پلیدیمتیلسیلوکسان (PDMS) با هدف ایجاد سطح ابرآبگریز بررسی شده است.<br /><strong>روشها</strong>: آرایههایی از الگوی میکروستونها با الهام از ساختارهای زیستی موجود در طبیعت با استفاده از روش میکرولیتوگرافی نرم و با نسبتهای مختلف از گام به پهنا روی سطح PDMS ایجاد شد. به همین دلیل قالبهایی با استفاده از روشهای میکروساخت و لیتوگرافی نوری ساخته شد. الگوی قالبها بر اساس طرح ستونهای وارونه بوده و با استفاده از حکاکی ناهمسانگرد سطح ویفر سیلیکون (روش حکاکی یون واکنشی عمیق، DRIE) به دو صورت قالب سیلیکونی با نسبت منظر بزرگ و قالب نورمقاوم با نسبت منظر کوچک، تهیه شد. <br /><strong>یافتهها</strong>: میکروستونهای ساختهشده روی قالب سیلیکون دارای موجهای نانومقیاسی بودند که ناشی از مراحل چندگانه حکاکی و اثرناپذیرسازی دیوارههای جانبی در فرایند DRIE است. مهرهای لاستیکی نسخههای عینی از قالب بوده (نسخههای منفی) و از رزین PDMS قالبگیری شدند. مهرهای سیلیکونی آرایههای منظمی از برخی ویژگیهای برجسته بودند که امکان انتقال الگو روی زیرلایه هدف را طی فرایند چاپ میکروتماسی فراهم میآورد. شکلدهی نسبتهای متعدد گام میان ستونها به پهنای آنها برای بهینهسازی ارتباط بین توپوگرافی سطحی و رفتار ترشوندگی فیلم PDMS با استفاده از اندازهگیریهای زاویه تماس ایستا آب انجام شد. در پژوهش حاضر، این ساختارها به خواص آبگریزی لاستیک سیلیکون ارتباط داده شد و برای الگوهای مختلف سطحی، انتقال از حالت مدل مرکب (Cassie-Baxter) به مدل تر (Wenzel) شناسایی شد. مشاهده شد، زاویه تماس وابسته به نوع شکلدهی میکروستونها در انتقال از مدل Cassie-Baxter به مدل Wenzel در اندازه گام 60mm~ قرار میگیرد. <br /><br />پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایرانمجله علوم و تکنولوژی پلیمر1016325533120200420Optimization of Factors Affecting the Synthesis of Polypropylene Glycol/Polyglycidyl Nitrate/
Polypropylene Glycol Triblock Copolymer and
Evaluation of Its Thermal Propertiesبهینهسازی عاملهای مؤثر بر تهیه کوپلیمر سهقطعهای پلیپروپیلن گلیکول-پلیگلیسیدیل نیترات-پلیپروپیلن گلیکول و بررسی خواص گرمایی آن6373172110.22063/jipst.2020.1721FAطیبهخانلریتهران، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، صندوق پستی 3454-16765یدالهبیاتتهران، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، صندوق پستی 3454-16765محمدبیاتقزوین ، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، دانشکده شیمی، صندوق پستی 16818-34149Journal Article20200607<strong>Hypothesis</strong>: Polyglycidyl nitrate (PGN) is used in the manufacture of propellant elastomers due to its properties such as highly energetic composition, high density, high oxygen balance, high explosion enthalpy and suitable compatibility with other components. In addition to its desirable properties, this polymer has disadvantages such as high glass transition temperature, poor mechanical properties, and low content of total solid. Also, its elastomer can undergo decuring process. To remedy these disadvantages, its copolymers are prepared using polymers with optimal thermal and mechanical properties. <br /><strong>Methods</strong>: In this research an energetic polypropylene glycol/polyglycidyl nitrate/polypropylene glycol (PPG/PGN/PPG) triblock copolymer was synthesized for the first time by cationic ring-opening polymerization of propylene oxide and PGN as macroinitiator, in the presence of boron trifluoride etherate (BF3.OEt2) as the catalyst. The effect of temperature and catalyst content on molecular weight and reaction yield was investigated. The obtained product was characterized by FTIR, GPC, and 1H and 13C NMR spectroscopy. Also, the thermal properties of the copolymer were characterized by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA).<br /><strong>Finding</strong>: The results showed that by increasing the temperature from 0 to 15°C, the conversion and yield increased. On the other hand, due to the low boiling point of propylene oxide (34°C) and the exothermic reaction, it is impossible to increase the reaction temperature above 15°C. By increasing the catalyst content from 0.2% to 1% by weight of the initiator, the polymer molecular weight increased and the highest yield was achieved in presence of 1% by weight of the catalyst, but by increasing the catalyst content from 1 to 1.5 weight percent, yield and molecular weight have decreased due to the development of adverse reactions. Studies by TGA and DSC showed an increase in thermal stability and a decrease in glass transition temperature of the copolymer compared to PGN.<br /><br /><strong>فرضیه</strong>: پلیگلیسیدیل نیترات (PGN) بهدلیل داشتن خواصی همچون انرژی تشکیل مناسب، چگالی، توازن اکسیژن و آنتالپی انفجار زیاد و سازگاری مناسب با سایر اجزا، در تهیه الاستومرهای پیشرانه بهکار گرفته میشود. این پلیمر افزون بر خواص مطلوب عیبهایی از جمله دمای انتقال شیشهای زیاد، خواص مکانیکی ضعیف و مقدار جامد کل کم دارد. همچنین، الاستومر آن میتواند متحمل واپخت شود. برای رفع این عیبها، کوپلیمرهایی از آن با پلیمرهایی با خواص گرمایی و مکانیکی مطلوب تهیه میشود.<br /><strong>روشها</strong>: در این پژوهش، برای اولین بار کوپلیمر سهقطعهای پرانرژی پلیپروپیلن گلیکول-پلیگلیسیدیل نیترات-پلیپروپیلن گلیکول، PPG-PGN-PPG، با روش پلیمرشدن حلقهگشای کاتیونی پروپیلن اکسید، در مجاورت پلیگلیسیدیل نیترات بهعنوان درشتآغازگر و بور تریفلوئورید اترات (BF<sub>3</sub>.OEt<sub>2</sub>) بهعنوان کاتالیزگر تهیه شد. اثر دما و مقدار کاتالیزگر بر وزن مولکولی و بازده واکنش بررسی شد. محصول بهدستآمده با روشهای سوانگاری ژل تراوا (GPC)، رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن (<sup>1</sup>H NMR) و کربن (<sup>13</sup>C NMR) و طیفسنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) شناسایی شد. همچنین خواص گرمایی کوپلیمر با آزمونهای گرماوزنسنجی (TGA) و گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) مطالعه شد.<br /><strong>یافتهها:</strong> نتایج نشان داد، با افزایش دما از 0 به 15 درجه سلسیوس، درصد تبدیل و بازده افزایش یافت. از سوی دیگر، با توجه به دمای جوش کم پروپیلن اکسید (34 درجه سلسیوس،) و گرمازابودن واکنش، افزایش دمای واکنش به بیش از 15 درجه سلسیوس امکانپذیر نیست. همچنین با افزایش مقدار کاتالیزگر از %0.2 به %1 وزنی نسبت به آغازگر، وزن مولکولی پلیمر افزایش یافت و بیشترین بازده در %1 وزنی کاتالیزگر بهدست آمد. اما، با افزایش مقدار کاتالیزگر از %1 به %1.5 وزنی، بازده و وزن مولکولی بهدلیل پیشرفت واکنشهای جانبی کاهش یافت. مطالعات TGA و DSC افزایش پایداری گرمایی و کاهش دمای انتقال شیشهای کوپلیمر تهیهشده را در مقایسه با PGN نشان داد.<br /><br />پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایرانمجله علوم و تکنولوژی پلیمر1016325533120200420Effect of Graphene Oxide Nanoparticles on the Physical and Mechanical Properties of Chitosan/Gelatin/Polyvinyl Alcohol Filmsاثر نانوذرات گرافن اکسید بر خواص فیزیکی و مکانیکی فیلمهای بر پایه کیتوسان، ژلاتین و پلیوینیل الکل7587172210.22063/jipst.2020.1722FAسرورقنواتیگروه مهندسی پلیمر، دانشکده فنی مهندسی، واحد شهرضا، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرضا، کد پستی 46411-86481حسینایزدی وصفیگروه مهندسی پلیمر، دانشکده فنی مهندسی، واحد شهرضا، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرضا،
کد پستی 46411-86481Journal Article20200607<strong>Hypothesis</strong>: Graphene oxide (GO) as an important nanoparticle having unique characteristics and the ability to improve physical and mechanical properties of different biopolymers has been taken into consideration during the last decade. Thus, in this study, graphene oxide was used for the modification of polymeric films based on chitosan (CS)/gelatin (GL)/polyvinyl alcohol (PVA).<br /><strong>Methods</strong>: Two series of films with different composition ratios were prepared by solution casting method. Graphene oxide at different concentrations (0, 0.2, 0.4 and 0.8 wt%) was added to the solutions to investigate the effect of PVA and GO amounts on the physical and mechanical properties of the films. The synthesized films were investigated by tensile, swelling, water vapor transmission rate (WVTR), antibacterial and scanning electron microscopy (SEM) tests.<br /><strong>Findings</strong>: The tensile results showed that the graphene oxide improved the mechanical properties such as tensile modulus and strength, while decreased the elongation-at-break of the prepared samples. The increase in the PVA content of the films led to lower mechanical properties in films. The results of swelling tests at three different (neutral, acidic, and basic) media showed that the PVA led to the decrement of swelling, and higher amounts of GO resulted in a considerable decrease in degree of swelling of the films. The WVTR results showed that the changing in film composition did not considerably change the WVTR of the films, while the GO resulted in a decrease in WVTR of the samples. The antibacterial results showed that adding PVA did not affect the inhibition zone diameter, meanwhile the addition of graphene oxide led to an increase of the inhibition zone diameter. The SEM results showed a uniform distribution of GO nanoparticles within the polymeric films which was due to the compatibility of GO with polymeric matrix.<br /><br /><strong>فرضیه:</strong> گرافن اکسید بهعنوان یکی از نانوذرات مهم با داشتن مشخصات بینظیر و قابلیت بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی انواع زیستپلیمرها در دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین، در پژوهش حاضر از گرافن اکسید برای اصلاح فیلمهای پلیمری بر پایه کیتوسان-ژلاتین-پلیوینیل الکل استفاده شده است.<br /><strong>روشها</strong>: فیلمهای پلیمری با ترکیب درصدهای مختلف با روش ریختهگری تهیه شدند. گرافن اکسید به مقدارهای 0، 0.2، 0.4 و %0.8 وزنی به محلولها اضافه شد. فیلمهای تهیهشده با آزمونهای کشش، سنجش تورم، سرعت عبورپذیری بخار آب، ضدباکتری و میکروسکوپی الکترونی پویشی بررسی شدند.<br /><strong>یافتهها</strong>: نتایج آزمون کشش نشان داد، گرافن اکسید موجب بهبود مدول و استحکام کششی شد. اما، ازدیاد طول تا پارگی نمونهها کاهش یافت. همچنین، افزایش مقدار پلیوینیل الکل موجب کاهش خواص مکانیکی فیلمها شد. نتایج آزمون تورم در سه محیط مختلف (خنثی، اسیدی و بازی) نشان داد، پلیوینیل الکل موجب کاهش تورم شد و با افزایش بیشتر گرافن اکسید نیز تورم فیلمها بهطور شایان توجهی کاهش یافت. نتایج آزمون سرعت عبورپذیری بخار آب نشان داد، با تغییر ترکیب درصد فیلم کامپوزیت تغییر شایان توجهی در سرعت عبورپذیری بخار آب فیلمها دیده نشد. اما، استفاده از گرافن اکسید موجب کاهش سرعت عبورپذیری بخار آب در نمونهها شد. نتایج آزمون ضدباکتری نشان داد، افزودن پلیوینیل الکل به تغییر محسوسی در قطر هاله عدم رشد منجر نشد، در حالی که با افزودن گرافن اکسید قطر هاله عدم رشد ابتدا افزایش یافت که حاکی از خاصیت مؤثر ضدباکتری نانوذرات گرافن اکسید است. نتایج میکروسکوپی الکترونی پویشی توزیع یکنواخت نانوذرات گرافن اکسید در فیلمهای پلیمری را در درصدهای کم بهدلیل سازگاری گرافن اکسید با ماتریس پلیمری نشان داد.<br /><br />