فهرست مطالب

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال بیست و ششم شماره 3 (پیاپی 125، شهریور 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/06/27
  • تعداد عناوین: 6
|
  • زهرا احمدی، محمد حقیقت کیش * صفحات 179-208

    موارد استفاده از الیاف پلی پروپیلن در صنعت نساجی بسیار زیاد است. اما، کم بودن مقاومت این پلیمر در برابر نوراکسایش برخی کاربردهای آن را با مشکل مواجه کرده است. فرایند اکسایش تحت تاثیر عوامل مختلف شدید و ضعیف می شود. در نتیجه، با شناخت کامل چگونگی اثر عوامل موثر بر فرایند نوراکسایش پلی پروپیلن، می توان آن را کنترل کرد و طول عمر مفید این پلیمر را افزایش داد. در این مقاله، ابتدا واکنش هایی که در اثر جذب نور به وسیله پلی پروپیلن در آن اتفاق می افتد و سازوکارهای نوراکسایش مرور شده است. سپس، اثر عوامل مختلف بر فرایند نوراکسایش از مرحله تولید پلیمر تا مصرف معرفی شده اند. برای کاهش مقدار تخریب از پایدارکننده ها استفاده می شود که برای دست یابی به بهترین اثر پایدارکنندگی مجموعه ای از پایدارکننده ها توصیه می شود. رنگدانه های مصرفی در پلی پروپیلن به دلیل ویژگی های ساختاری و برهم کنش هایی که با سایر پایدار کننده ها دارند، از اهمیت زیاد برخوردارند. بنابراین، در بخش بعدی انواع پایدارکننده های نوری و بر هم کنش های محتمل بین آنها به ویژه با رنگدانه ها ارزیابی کامل شد. عوامل موثر بر تخریب یا افزودنی های استفاده شده به روش های مختلف خواص پلیمر را دستخوش تغییر می کند. بنابراین، با توجه به پراکندگی انواع تغییراتی که در اثر اکسایش و تخریب نوری در پلیمر به وجود می آید، ارزیابی تغییرات بسیار اهمیت دارد، بنابراین، روش ها و تجهیزات استفاده شده برای سنجش مقدار اکسایش و تخریب خواص پلیمر نیز مطالعه شده اند. بین روش های مختلف سنجش و نتایج پژوهش ها در بحث پایدارسازی پلی پروپیلن، تضادها و شباهت های موجود برجسته شده و به برخی از کاستی ها نیز اشاره شده است.

    کلیدواژگان: نوراکسایش، تخریب نوری، پلی پروپیلن، پایداری نوری، افزودنی ها
  • حسن عربی، حسین عابدینی، حمید دولتشاهی، غلامرضا نجابت صفحات 209-219
    در این پژوهش، اثر عوامل مختلف در فرایند ساخت کاتالیزور زیگلر- ناتای نسل چهارم شامل دما و غلظت تیتانیم تتراکلرید بر شکل شناسی و عملکرد کاتالیزور بررسی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد، بهترین کاتالیزورها چه از لحاظ شکل شناسی و چه از لحاظ فعالیت هنگامی حاصل می شوند که فرایند ساخت آنها در دو مرحله انجام شود. در مرحله اول واکنش یعنی واکنش نگه دارنده کاتالیزور (محصول افزایشی از منیزیم کلرید و اتانول که دارای شکل شناسی کاملا کروی است) با تیتانیم تتراکلرید، افزایش تدریجی دمای واکنش از دماهای زیر صفر (5oC -) تا دماهای زیاد (90oC) به حفظ شکل شناسی کاملا کروی ذرات کاتالیزور کمک می کند، در حالی که افزایش سریع و ناگهانی دما منجر به تشکیل ذراتی با شکل شناسی غیرکروی و ریز می شود. همچنین، بررسی اثر حد بالای دمای استفاده شده نیز نشان داد، با گذشتن از این حد(90oC)، فعالیت کاتالیزور کاهش می یابد. بررسی مرحله دوم واکنش نیز نشان داد، در این مرحله اضافه شدن تیتانیم تتراکلرید باید در دمای زیاد (80-90) انجام شود. در غیر این حالت کاتالیزورهایی با فعالیت های بسیار کم حاصل می شوند. بررسی اثر دمای شست وشوی نهایی کاتالیزور نیز نشان داد، انجام عمل شست وشو در دماهای زیاد منجر به حصول کاتالیزورهایی با فعالیت بیشتر می شود. در واقع در دماهای زیاد ترکیبات غیرفعال کننده موجود در محیط به نحو موثرتری در تیتانیم تتراکلرید و تولوئن داغ حل شده و از سطح کاتالیزور و محیط واکنش حذف می شوند. در نهایت، با توجه به بررسی های انجام شده شرایط بهینه برای ساخت کاتالیزور با شکل شناسی و فعالیت زیاد در فرایند پلیمرشدن پروپیلن پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: کاتالیزور زیگلر، ناتا، پلیمرشدن، پلی پروپیلن، فعالیت، شکل شناسی
  • روناک غلامی، جلال دهقان نیا*، بابک قنبرزاده صفحات 221-232
    در این پژوهش، بررسی مقدار نفوذپذیری نسبت به بخار آب (WVP) و جذب رطوبت در فیلم های نانوکامپوزیت نشاسته - مونت موریلونیت (MMT) بررسی شد. فیلم های نانوکامپوزیت به روش ریخته گری و با استفاده از گلیسرول به عنوان نرم کننده تهیه شدند. اثر غلظت گلیسرول بر مقدار نفوذپذیری فیلم ها نسبت به بخار آب، در دمای 25 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی %99-0 (داخل و خارج ویال) بررسی شد. نتایج نشان داد، WVP با افزایش محتوای گلیسرول در نمونه های نانوکامپوزیت، افزایش می یابد و رابطه نمایی میان تغییرات غلظت نرم کننده و نفوذپذیری نسبت به بخار آب در فیلم های نانوکامپوزیت وجود دارد. همچنین، سینتیک جذب رطوبت نمونه های نانوکامپوزیت، در دمای 25 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی %75 بررسی شد. با افزایش غلظت نانوخاک رس از صفر تا %9، مقدار رطوبت تعادلی فیلم ها از 3/30 تا %39/17 کاهش یافت. افزون بر این، برای پیش بینی رفتار فیلم ها در جذب رطوبت، از قانون دوم فیک و چهار معادله تجربی، استفاده شد. نتایج مدل سازی نشان داد، مراحل ابتدایی جذب رطوبت به خوبی به کمک قانون فیک توصیف می شود، اما با سست شدن تدریجی پلیمر، رفتار آن از قانون فیک منحرف می شود. این مسئله نشانگر این است که گرادیان غلظت تنها سازوکار حاکم بر انتقال جرم نیست. همچنین، با افزایش غلظت نانوخاک رس، ضریب انتشار موثر رطوبت افزایش یافت. این مسئله نیز می تواند ناشی از نفوذ لایه های رس در ماتریس پلیمر در نواحی بی شکل و ایجاد فضاهایی در ساختار پلیمر باشد. وجود این فضاهای خالی در ساختار نانوکامپوزیت، باعث افزایش ضریب انتشار موثر رطوبت می شود. وجود نرم کننده هم می تواند تحرک زنجیر های پلیمر را تسهیل کند و ضریب انتشار موثر رطوبت را افزایش دهد.
  • سپیده ذوقی، قاسم نادری، غلامرضا بخشنده، مرتضی احسانی، شیرین شکوهی صفحات 233-242
    آمیز ه های نانوکامپوزیت لاستیکی بر پایه لاستیک بوتادی ان (BR)، نانوخاک رس اصلاح شده (0، 3، 5 و 7phr) و ضایعات رنگ پودری یعنی رزین هیبریدی اپوکسی- پلی استر (10، 20، 30 و 40phr) به روش اختلاط مذاب در دستگاه مخلوط کن داخلی تهیه شده و با فرایند پخت پراکسیدی به کمک پرس داغ ولکانش شد. اثر ترکیب درصد نانوخاک رس و هیبرید اپوکسی- پلی استر و نیز مخلوط این دو بر خواص و ریزساختار نانوکامپوزیت مربوط بررسی شد. از دستگاه رئومتر برای بررسی زمان پخت (t90)، زمان ایمنی (t5) و گشتاور اختلاط آمیزه ها و از آزمون های پراش پرتو X و میکروسکوپی الکترونی پویشی نیز به ترتیب برای بررسی غیرمستقم و مشاهده مستقم ریزساختار آمیزه های نانوکامپوزیتی استفاده شد. نتایج به دست آمده از آزمون رئومتری نشان داد، با افزایش نانوخاک رس و رزین اپوکسی- پلی استر زمان پخت و زمان ایمنی آمیزه کاهش می یابد. همچنین، نتایج به دست آمده از آزمون پراش پرتو X نشان دهنده ریزساختار بین لایه ای با نفوذ زنجیر های پلیمری فاز پیوسته در میان لایه های سیلیکاتی است. خواص مکانیکی آمیزه های یاد شده با افزایش ترکیب درصد نانوخاک رس و رزین اپوکسی پلی استر افزایش نشان می دهد که در کنار نتایج ریزنگار های میکروسکوپی الکترونی پویشی تاییدی بر نتایج حاصل از پراش پرتو X است.
    کلیدواژگان: لاستیک بوتادی ان، نانوخاک رس، نانوکامپوزیت، ضایعات رنگ پودری، هیبرید اپوکسی، پلی استر
  • جمال زمانی، وحید موسی بیکی صفحات 243-256
    کامپوزیت های کربن - فنولی به دلیل مقاومت گرمایی، فداشوندگی و استحکام زیاد کاربرد گسترده ای در نازل موتور پرتابه های سوخت جامد دارند. این نوع از کامپوزیت ها باید قابلیت تحمل دما و فشار زیاد ناشی از عبور گازهای احتراقی نازل را داشته باشند. از عوامل اثرگذار بر سرعت سایش کامپوزیت های فداشونده، مقدار تخلخل موجود در این نوع از کامپوزیت هاست. برای کاهش درصد تخلخل در نمونه های ساخته شده باید شرایطی فراهم آورد که خروج مواد فرار و حلال های موجود در زمینه کامپوزیت های پلیمری به راحتی انجام شود. از این رو در پژوهش حاضر، برای کاهش درصد تخلخل نمونه های کامپوزیتی کربن- فنولی از روش قالب گیری درون کیسه خلا و پخت اتوکلاو استفاده شده است. دسته ای از نمونه های کربن - فنولی نیز به روش پخت اسیدی ساخته شده اند. برای مقایسه اثر روش ساخت بر مقاومت فداشوندگی کامپوزیت های کربن- فنولی، مطابق استانداردASTM E258-80، از دو روش مشعل اکسی استیلن و مشعل پلاسما استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد، افزایش چگالی و کاهش مقدار تخلخل در کامپوزیت های کربن- فنولی باعث افزایش بازده فداشونده می شود. درصد تخلخل نمونه های ساخته شده به روش اتوکلاو تا %60 کمتر از نمونه های ساخته شده به روش پخت اسیدی است. همچنین، این روش باعث کاهش سرعت سایش خطی این نمونه ها شده است. وجود پلی وینیل بوتیرال رزین به عنوان افزودنی مناسب باعث افزایش چقرمگی ساختار کامپوزیت شده است. این افزایش چقرمگی باعث کاهش اثرهای گرمامکانیکی و در نتیجه کمترشدن سرعت سایش شده است
    کلیدواژگان: کامپوزیت کربن، فنولی، فداشوندگی گرمایی، اتوکلاو، پخت اسیدی، مشعل پلاسما
  • نجمه هادیان، مهدی نکومنش حقیقی، شکوفه حکیم، نعیمه بحری لاله صفحات 257-266
    در پژوهش حاضر، ابتدا به روش سردکردن مذاب، فعال سازی منیزیم کلرید با استفاده از اتانول انجام و محصول افزایشی (MgCl2.3.3EtOH (A0 تهیه شد. سپس، الکل زدایی از نمونه افزایشی تهیه شده (A0) با روش های گرمایی و شیمیایی مدنظر قرار گرفت. در فرایند الکل زدایی گرمایی، با اعمال دما و فشار کنترل شده در زمان های مختلف، دو پایه A1 و A2 با نسبت متفاوت از اتانول به منیزیم کلرید (به ترتیب برابر با 2/7 و 1/8) تهیه شد. همچنین، به کمک الکل زدایی شیمیایی با استفاده از محلول یک مولار تری اتیل آلومینیم در دو دمای 20 و 80 درجه سلسیوس دو پایه دیگر (A3 و A4) تهیه شد. بدین ترتیب پنچ پایه متفاوت A0-A4 تهیه و سپس با نشاندن تیتانیم تتراکلرید روی تمام پایه های تهیه شده در مجاورت دی ایزوبوتیل فتالات به عنوان الکترون دهنده داخلی، کاتالیزور های مربوط ساخته شد. پلیمرشدن پروپیلن در شرایط یکسان در مجاورت TEA به عنوان کمک کاتالیزور و دی متوکسی متیل سیکلوهگزیل سیلان به عنوان الکترون دهنده خارجی برای تمام نمونه ها انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان داد، با کاهش نسبت مولی اتانول به منیزیم کلرید در نمونه های تهیه شده با الکل زدایی گرمایی، مساحت سطح و درصد تیتانیم قرار گرفته روی آن بیشتر می شود. طیف XRD نمونه های A0، A1 و A2 مشابه هم بود، با این تفاوت که با حرکت از سمت A0 به A2 ارتفاع پیک ظاهر شده در 7/9 و 9/8 ≈ θ2 کاهش یافت. از طرف دیگر، برای فعالیت کاتالیزور یک مقدار بیشینه در نمونه A1 دیده شد که پس از آن با الکل زدایی بیشتر و کاهش بیشتر مقدار اتانول، فعالیت نیز کاهش یافت. در الکل زدایی شیمیایی با استفاده از TEA، ساختار پایه به شدت فرو ریخت و هیچ پیکی در آزمون XRD مشاهده نشد. با از هم پاشیدن ساختار پایه، مقدار تیتانیم نشانده شده کاهش پیدا کرده و به موازات آن مقدار فعالیت کاتالیزور هم نسبت به کاتالیزور های تهیه شده از پایه با الکل زدایی گرمایی به شدت کاهش یافت.
    کلیدواژگان: پایه MgCl2، الکل زدایی، کاتالیزور زیگلر، ناتا، پلیمرشدن، پلی پروپیلن
|
  • Zahra Ahmadi, Mohammad Haghighat Kish Pages 179-208

    Production of polypropylene is growing for applications in different types of textiles. The main limitations in some of their applications are attributed to its low photostability and related property changes. There are several factors that have considerable effects on the process of photo-oxidation and the resulting photostability. From polymer production up to its usage the recognition of these parameters is necessary in order to control the degradation and to improve the useful life period of the products. In this paper، first the photo-oxidation mechanism of polypropylene in the presence of air is reviewed and then the effects of different factors including additives are examined. The incorporation of additives and light stabilizers in polymers are important in order to preserve their long-term use in the environment. Besides the complex mechanisms of photostabilization، this review presents an in-depth account of the behavior of the additives with respect to the photochemical oxidation of polypropylene and the interactions involved. Stabilization of polypropylene was improved in the presence of a mixture of photostabilizers، exhibiting an enhanced irradiation resistance. It would appear that the origin and composition of the pigment and its interaction with photostabilizers are all important factors. Several analytical techniques were employed to evaluate the stabilization effectiveness of the additives and degradation process; finally the techniques and the experimental methods for evaluation of photo-oxidation level and photo-oxidation products are introduced. Thedifferences in the views are highlighted and the shortcomings are explained.

    Keywords: photo, oxidation, photodegradation, polypropylene, photostabilization, additives
  • Hassan Arabi, Hossein Abedini, Hamid Dolatshahi, Gholam-Reza Nejabat Pages 209-219
    Different parameters including temperature and amount of titanium tetrachloride (TiCl4) were examined with respect to Ziegler-Natta catalyst morphology and the catalyst performance during its preparation process. The results show that optimum catalyst activity and morphology are achieved when the process is carried out in two stages. In the first stage of the process، the spherical morphology of the catalyst particles of their support (magnesium chloride/ethanol adduct) with TiCl4 were maintained by gradual increases in reaction temperature from subzero (-5ºC) to high temperature (90ºC)، while the sudden increase of temperature resulted in fragmentation of catalyst particles to non-spherical and very small size species. The effect of the highest temperature limit of this step showed that as the temperature went beyond 90ºC the activity of the catalyst decreased. The second step of the reaction showed that by injection of TiCl4 at high temperature (80-90ºC) the catalyst activities were at the highest point. Study on the final washing of the catalyst showed that at high temperature of washing the catalyst performed its best activity. It can be said that at high temperatures، the probable poisonous adducts which originated from the reaction with TiCl4 could be washed effectively. Finally، according to the obtained results، the optimal operation conditions in catalyst preparation process were proposed those which resulted in high activity and spherical morphology.
    Keywords: Z, N catalyst, polymerization, polypropylene, activity, morphology
  • Ronak Gholami, Jalal Dehghannya, Babak Ghanbarzadeh Pages 221-232
    The aim of this study was to investigate the rate of water vapor permeability (WVP) and moisture sorption of starch-montmorillonite (MMT) nanocomposite films. The nanocomposite films were prepared using the casting method and glycerol was used as a plasticizer. The effect of glycerol concentration on WVP of the films was determined at 25°C with a relative humidity of 0-99% (inside and outside of the vials). The results showed that WVP is increased with higher glycerol content in the nanocomposite samples and there is an exponential relationship between the plasticizer concentration and WVP of the nanocomposite films. Additionally، moisture sorption kinetics of nanocomposite samples was studied by placing the films in humid environments conditioned at 25°C and 75% relative humidity. In addition، the Fick''s second law and four empirical equations were used to predict the films moisture sorption and the results of the modeling demonstrated that the initial stages of moisture sorption were fully supported by Fick''s law. However، by the gradual relaxation of the polymer، its behavior deviated from the law. This result indicated that the concentration gradient was not the only dominant mechanism of mass transfer. The effective moisture diffusion coefficient (D) was increased with increasing MMT concentration. This was attributed to the penetration of clay layers into polymer matrix in the amorphous regions and creation of free spaces in polymer structure. The existence of free spaces in the nanocomposite structure increased the effective moisture diffusion coefficient. Additionally، plasticizer presence facilitated mobility of polymer chains and increased the effective moisture diffusion coefficient.
    Keywords: modeling, mass transfer, starch, nanocomposite, montmorillonite
  • Sepideh Zoghi, Ghasem Naderi, Gholam Reza Bakhshandeh, Morteza Ehsani, Shirin Shokoohi Pages 233-242
    Nanocomposites based on butadiene rubber (BR)، (0، 3، 5 and 7 phr) organoclay (Cloisite 15A) and (0، 10، 20، 30، 40 phr) powder coating wastes، i. e.، epoxypolyester hybrid (EPH) were prepared using a laboratory-scale internal mixer in order to study the effect of organoclay and EPH content on the mechanical and morphological properties of the nanocomposite samples. Cure characteristics of the prepared compounds including optimum cure time (t90) and scorch time (t5) depicted a decrease in both mentioned factors with increasing nanoclay content and EPH loading. Intercalation of elastomer chains into the silicate layers was determined by d-spacing values calculated according to the results of X-ray diffraction (XRD) patterns. X-ray diffraction (XRD) results reveal the intercalation of elastomer chains into the clay galleries. This phenomenon was also confirmed according to the scanning electron microscopy (SEM) micrographs and mechanical properties of the nanocomposite samples which were observed to be improved with addition of nanoclay and EPH content.
    Keywords: butadiene rubber, nanoclay, nanocomposite, powder coating wastes, epoxy, polyester hybrid
  • Jamal Zamani, Vahid Moosabeiki Pages 243-256
    Carbon/phenolic composites are used in the nozzle parts of solid rocket motors due to their heat-resisting، ablation، and high strength characteristics، which are required to endure the high temperature and pressure of combustion gas passing through the nozzle. One of the most important factors on erosion rate is the void content of the ablative composites. Facilities should be designed to simplify the exhaust of volatile components، in order to reduce the void content in the manufactured samples. Accordingly، to reduce the void percentage of carbon/phenolic composites in this study، samples were manufactured by the vacuum bag molding technique and cured in an autoclave. In order to compare the effect of manufacturing process on the ablation characteristics of carbon/phenolic composites، another batch of samples was produced by the acid curing method. The specimens were exposed to plasma torch flame based on ASTM E285-80. The results showed that the void percentage of samples which was manufactured by the autoclave process was 60% lower than the acid-cured samples، and this led to reduce the linear erosion rate of these composites.
    Keywords: carbon, phenolic composite, thermal ablation, autoclave, acid curing, plasma torch
  • Najmeh Hadian, Mehdi Nekoomanesh-Haghighi, Shokoofeh Hakim, Naeimeh Bahri-Laleh Pages 257-266
    A primary adduct of MgCl2. 3. 3EtOH (A0) was prepared by melt quenching and then it was further dealcoholated by thermal and chemical methods. In thermal dealcoholation، two different support samples with MgCl2. 2. 7EtOH (A1) and MgCl2. 1. 8EtOH (A2) formulas were prepared using a controlled temperature-pressure program. XRD spectra of A0، A1 and A2 supports were similar، except with the peaks at 2θ = 8. 9 and 9. 7 which decreased by moving from A0 to A2. After preparation of support samples، final catalysts were prepared by reacting support samples with TiCl4 in the presence of diisobutylphthalate as internal electron donor and examined in slurry phase propylene polymerization using TEA as cocatalyst and diphenyldimethoxysilane as external electron donor. The results showed that in the catalysts prepared using thermal dealcoholated supports، surface area and Ti content increase by moving from A0 to A2 (decreasing ethanol content of the support). In this respect، the variation in dealcoholation level، due to different dealcoholation time، influenced the catalytic activity considerably and maximum activity was observed at A1 sample and then by further dealcoholation the catalyst activity was dropped. Also، chemical dealcoholation was carried out using 1 M triethylaluminum (TEA) at 20 and 80˚C، and the prepared supports were designated as A3 and A4، respectively. In chemical dealcoholation samples، support structure was totally destroyed and no peak was observed at XRD spectra. The final catalysts were prepared likewise، and examined in slurry phase polymerization of propylene using TEA as cocatalyst. By destruction of support structure، Ti content was decreased significantly and hence the catalyst activity was dropped compared to the catalysts prepared by thermal dealcoholation route.
    Keywords: MgCl2 support, dealcoholation, Ziegler, Natta catalyst, polymerization, polypropylene