ساخت، شناسایی و رفتار تراوایی غشاهای آمیخته ای کوپلیمر قطعه ای پلی(متیل آکریلات)-پلی دی متیل سیلوکسان - پلی(متیل آکریلات) و پلی(وینیل استات)

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی پلیمریزاسیون، صندوق پستی 143-14115

چکیده

ساختار مواد پلیمری از مهم ­ترین پارامترهای اثرگذار بر خواص و ویژگی­ های غشاهاست. مطالعات و پژوهش ­های متعدد در زمینه  غشاهای پلیمری بیان­ کننده ارتباط مستقیم بین ساختار- خواص غشاهای پلیمری است. در این پژوهش، سعی شد تا ارتباط بین ساختار آمیخته کوپلیمر قطعه­ ای پلی(متیل آکریلات) – پلی ­دی­ متیل سیلوکسان­-پلی(متیل آکریلات) و پلی(وینیل استات) و خواص تراوایی آن بررسی شود. کوپلیمر قطعه­ ای انعطاف ­پذیر پلی(متیل آکریلات)-پلی ­دی ­متیل­ سیلوکسان - پلی(متیل آکریلات) (PMA-PDMS-PMA) به روش پلیمرشدن رادیکالی انتقال اتم سنتز شد. ریزساختار شیمیایی و شکل­ شناسی کوپلیمر با طیف ­سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه  و رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن، رنگ­نگاری ژل تراوایی ، پراش پرتو X، گرماسنجی پویشی تفاضلی  و میکروسکوپی الکترونی پویشی  بررسی شد. غشاهای کوپلیمر قطعه ­ای PMA-PDMS-PMA و آمیخته آن با پلی(وینیل استات) (PVAc) در ترکیب درصدهای مختلف به روش ریخته­ گری آماده شدند. در این پژوهش، با اضافه کردن PVAc به کوپلیمر قطعه­ ایPMA-PDMS-PMA گزینش­ پذیری غشاها در برابر گازهای کربن دی ­اکسید - متان در حدود %55 افزایش یافت. حجم آزاد جزئی (منعکس­ کننده مقدار تراکم زنجیر­ها در آمیخته) و ثابت دی ­الکتریک (بیان­ کننده قطبیت مولکولی و حجم مولی آمیخته ­های پلیمری)  عواملی هستند که به عنوان پارامترهای منعکس ­کننده اثر ساختار پلیمرها درنظر گرفته شدند. سعی شد تا به کمک این دو پارامتر، ارتباط  بین خواص- ساختار غشاهای آمیخته ­ای PMA-PDMS-PMA/PVAc به شکل دقیق­ تری بیان شود. داده­های تجربی ­پژوهش حاضر با داده­ های تراوایی محاسبه شده براساس مدل لگاریتمی بهبود یافته مقایسه شد. مدل لگاریتمی بهبود یافته برای سایر غشاهای آمیخته ­ای ارزیابی شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Preparation, Characterization and Permeation Behavior of Poly(methyl acrylate)-Poly(dimethyl siloxane)-Poly(methyl acrylate) Block Copolymer/Poly(vinyl acetate) Blend Membranes

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Semsarzadeh
  • Maral Ghahramani
Polymerization Engineering Group, Chemical Engineering Faculty, Tarbiat Modares University, P.O. Box: 14115-143, Tehran, Iran
چکیده [English]

Structure of polymeric materials is of the most important factors in determination of the characteristics and properties of the membranes. Various research and developments on polymeric membranes confirm the direct correlation between structure-properties of polymeric membranes. In this research, the structural outcome of poly(methyl acrylate)-poly(dimethyl siloxane)-poly(methyl acrylate)/poly(vinyl acetate) blend membranes and its relationship with gas permeation behavior of the blends were investigated. The flexible block copolymer of poly(methyl acrylate)-poly(dimethyl siloxane)-poly(methyl acrylate) (PMA-PDMS-PMA) was synthesized via atom transfer radical polymerization. Morphology and chemical structure of the synthesized block copolymer was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy, proton nuclear magnetic resonance, gel permeation chromatography, X-ray diffraction analysis, differential scanning calorimetry and scanning electron microscopy. Blend membranes of PMA-PDMS-PMA and poly(vinyl acetate) (PVAc) were prepared by solution casting method in different compositions. By adding poly(vinyl acetate) to PMA-PDMS-PMA block copolymer, the selectivity of the membranes for carbon dioxide/methane pair gases were increased by 55%. Fractional free volume (an indication of chain packing efficiency in blend membranes) and dielectric constant (an indication of the molar volume and molar polarization of the blend membranes) were obtained as the factors reflected the microstructural effect of PMA-PDMS-PMA and PVAc blend membranes. The efforts were directed toward expressing more precise structure-properties relationship of PMA-PDMS-PMA/PVAc blend membranes. The experimental permeability values of the blend membranes reported in this research were compared with the modified logarithmic model. The modified logarithmic model was evaluated for other blend membranes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • controlled radical polymerization
  • polymeric membrane
  • blend
  • microstructure
  • fractional free volume