فهرست مطالب

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال بیست و هفتم شماره 4 (پیاپی 132، مهر و آبان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/09/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • فاطمه فرهادی، مرجان عباسی، اکبر خداپرست حقی، کمیل نصوری صفحات 267-279
    در پژوهش حاضر، نانوالیاف پلی آکریلونیتریل (PAN) خالص و نیز نانوالیاف PAN تقویت شده با نانولوله های کربنی تک دیواره عامل دار (FSWNT) با مقادیر مختلف FSWNT تا مقدار 1 درصد وزنی به وسیله فرایند الکتروریسی تولید شدند. ساختار شیمیایی، شکل شناسی و ریزساختار نانوالیاف الکتروریسی شده با استفاده از روش های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و پراش پرتو X ارزیابی شد. نتایج SEM نشان داد، با ازدیاد غلظت FSWNT تغییرشکل نانوالیاف افزایش می یابد. نانوالیاف کامپوزیتی الکتروریسی شده تا مقدار1 درصد وزنی از FSWNT نیز با توجه به کیفیت بسیار مناسب پراکنش FSWNT، دارای ساختار مطلوب و یکنواخت بودند. به طوری که با افزایش مقدار FSWNT در محلول PAN از 0 به 1 درصد وزنی متوسط قطر نانوالیاف از 54 ± 405 به 50 ± 488 نانومتر افزایش یافت. در تمام طیف های FTIR برای نانوالیاف کامپوزیتی تولیدی پیک های همانند نانوالیاف PAN معمولی دیده می شود. نتایج طیف سنجی FTIR و مطالعات XRD نشان دهنده افزایش مقدار بلورینگی نانوالیاف PAN/FSWNT در مقایسه با نانوالیاف PAN خالص است. مطالعات ریزساختاری نانوالیاف کامپوزیتی حاوی 1 درصد وزنی از FSWNT در مقایسه با نانوالیاف PAN خالص حاکی از افزایش مقدار بلورینگی از %44 به %48 و نیز کاهش اندازه بلور از 25.0 به 19.9 نانومتر است. بنابراین، FSWNT در نقش مناطق هسته گذار در ساختار نانوالیاف PAN عمل می کند.
    کلیدواژگان: پلی آکریلونیتریل، نانولوله های کربنی، نانوالیاف، شکل شناسی، ریزساختار
  • مصطفی جعفری، اعظم رحیمی، پروین شکرالهی صفحات 281-289
    در این پژوهش، نانوذرات نیمه رسانای ایندیم قلع اکسید (ITO) با استفاده از ترکیب سیلاتی تترامتوکسی سیلان (TMOS) در مجاورت حلال اتانول و کاتالیزور اسیدی در شرایط معین اصلاح شیمیایی سطح شد تا ضمن بهبود برهم کنش نانوذرات با ماتریس پلیمری توزیع نانوذرات در ماتریس پلیمری بهتر انجام شود و خواص بهتری به دست آید. ماتریس پلیمری اپوکسی- سیلیکا با استفاده از پیش ماده های آلی- معدنی، 3-گلیسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (GPTMS) و تترامتوکسی سیلان تهیه شد. اتیلن دی آمین (EDA) به عنوان عامل پخت استفاده شد. روش سل - ژل به دلیل مزایای زیاد مانند دمای فراورش بسیار کم، تهیه محصولاتی با خلوص زیاد، کنترل آسان پارامترها و عدم نیاز به تجهیزات گران قیمت به کار گرفته شد. در طیف سنجی زیرقرمز (FTIR) پیک های مشاهده شده مربوط به گروه های Si-O-Si و Si-OH وجود گروه های سیلانی راروی نانوذرات ITO تایید کرد. مشاهده پیک پهن در نواحی ابتدایی آزمون XRD مربوط به نانوذرات ITO اصلاح سطح شده ناشی از وجود گروه ها و زنجیرهای مولکولی بی شکلی است که در اثر اصلاح سطح نانوذرات ITO با گروه های سیلانی به وجود آمده است. آزمون گرما وزن سنجی (TGA) نشان داد، نانوذرات ITO اصلاح سطح شده کاهش وزن بیشتری در اثر گرما نشان می دهند که به دلیل وجود گروه های آلی روی نانوذرات ITO اصلاح سطح شده است. آزمون جدایش، پایداری بیشتر تعلیق نمونه دارای نانوذرات ITO اصلاح شده را به دلیل سازگاری و برهم کنش بهتر نانوذرات با ماتریس پلیمری نشان داد. به کمک میکروسکوپ الکترونی پویشی مشاهده شد، نانوذرات ITO اصلاح شده توزیع خوب و یکنواختی در ماتریس پلیمری اپوکسی- سیلیکا نسبت به پوشش دارای نانوذرات ITO خالص دارد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، اپوکسی، سیلیکا، نانوذرات ITO، اصلاح سطح، سل، ژل
  • مرضیه فاتحی، سید احمد عطایی صفحات 291-298
    با هدف غلبه بر مشکلات زیست محیطی ناشی از تجمع پلاستیک های مصنوعی و دفع لجن فعال مازاد در تصفیه خانه های فاضلاب شهری، پژوهش های متعددی در زمینه تولید پلیمر های زیست تخریب پذیری چون پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHAs) انجام شده است. در این پژوهش اثر میدان های مغناطیسی 5، 10، 15، 20، 25 و 50 میلی تسلا بر نوع و درصد جرمی مونومر های کوپلیمر PHA و بر مقدار تولید آن از لجن فعال در مقایسه با نمونه شاهد (بدون اعمال میدان مغناطیسی) ارزیابی شد. مراحل آزمون شامل انتقال لجن فعال به راکتور ناپیوسته، افزودن سدیم استات به عنوان منبع کربن، ایجاد میدان مغناطیسی، هوادهی به مدت 30 ساعت، نمونه برداری و اندازه گیری زیست پلیمر بود. نتایج پژوهش نشان داد، بیشترین مقدار PHA در میدان 20 میلی تسلا تولید شده که معادل 0.75 گرم بر لیتربود و کمترین مقدار تولید در میدانی با شدت 50 میلی تسلا، 0.55 گرم بر لیتر مشاهده شد. افزون بر این، میدان مغناطیسی بر نوع و مقدار مونومر تولید شده در کوپلیمر اثرگذار بوده است. حداکثر درصد جرمی والرات در میدان مغناطیسی 50 میلی تسلا مشاهده شد، در حالی بود که این میدان مغناطیسی باعث کاهش 8.33% مقدار تولید زیست پلیمر نسبت به نمونه شاهد شده است. همچنین حداکثر درصد جرمی بوتیرات در میدان مغناطیسی 5 میلی تسلا (%81) حاصل شد. با توجه به نتایج این پژوهش درصد جرمی والرات در نمونه شاهد و نمونه هایی که اعمال میدان مغناطیسی بر آنها اثری منفی (کاهش تولید کوپلیمر) داشته است، از درصد جرمی بوتیرات بیشتر بوده که دلیلی بر برتری کوپلیمر در این موارد از نظر خواص مکانیکی بر زیست پلیمر تولید شده در سایر نمونه هاست.
    کلیدواژگان: فاضلاب شهری، لجن فعال، پلی هیدروکسی آلکانوات، هوادهی، میدان مغناطیسی
  • محمد ابراهیم زینالی، محمد نظری، صدیقه سلطانی صفحات 299-311
    در این پژوهش، نمونه هایی از پلی(وینیل الکل) در شرایط واکنش مختلف تهیه شده است. دما و زمان، با وجود مقدار کاتالیزور ثابت در آزمون ها، به عنوان مهم ترین عوامل روی خواص پلی (وینیل الکل) های تولید شده درنظر گرفته شده و درجه آبکافت و وزن مولکولی به عنوان متغیرهای وابسته اندازه گیری شدند. برای این کار، ابتدا دما روی 45 درجه سلسیوس ثابت نگه داشته شد و آزمون آبکافت در زمان های متفاوت انجام شد. برای اثر عامل دما نیز آزمون در زمان 40 دقیقه در دماهای متفاوت انجام شد. با توجه به کاربردهای مختلف پلی (وینیل الکل) و خواص انواع مختلف آن از قبیل انحلال پذیری، کشش سطحی و مقاومت در برابر کشش، گرانروی و بلورینگی نمونه های تهیه شده با گرما سنجی پویشی تفاضلی بررسی شد. افزایش دما و زمان در طول واکنش آبکافت باعث افزایش درجه آبکافت و کاهش وزن مولکولی نمونه ها شد. عملیات گرمایی، وزن مولکولی، درجه آبکافت و نوع پیکربندی مهم ترین عوامل موثر بر بلورینگی نمونه ها هستند. از میان این عوامل، عملیات گرمایی که پس از سنتز روی پلیمر اعمال می شود، اثر بسیار زیادی بر افزایش یا کاهش بلورینگی نهایی دارد که این عامل برای همه پلی (وینیل الکل) های تهیه شده به طور یکسان اعمال شد. افزایش درجه آبکافت باعث افزایش بلورینگی، کاهش وزن مولکولی باعث کاهش بلورینگی نمونه ها شده ولی اثر درجه آبکافت بیشتر از وزن مولکولی است. با توجه به نتایج FTIR پیکربندی هم آرایش، آرایش غالب و مطلوب در بلورینگی نمونه هاست. برای یکسان سازی پیکربندی ماده اولیه آبکافت، از یک نوع پلی (وینیل استات) برای همه آزمون ها استفاده شد. با توجه به تغییر سه عامل درجه آبکافت، وزن مولکولی و پیکربندی در شرایط مختلف واکنش اثر هر عامل به طور مجزا و اثر جمعی عوامل روی مقدار بلورینگی و دمای ذوب نمونه ها بررسی شد.
    کلیدواژگان: پلی(وینیل الکل)، بلورینگی، درجه آبکافت، وزن مولکولی، پیکربندی
  • حسن عبدوس، حمید خرسند*، علی اکبر یوسفی صفحات 313-324

    تهیه مخلوط های پودر- محمل پلیمری و بررسی عوامل موثر بر رفتار رئولوژیکی آنها از مهم ترین چالش های پیش رو برای تولید قطعات سالم و بدون نقص به روش قالب گیری تزریقی پودر به شمار می آید. امروزه استفاده از نانوذرات با هدف بهبود خواص و افزایش دقت ابعادی در قالب گیری تزریقی اهمیت شایانی یافته است. از طرفی، ویژگی ذاتی آنها می تواند مشکلاتی را از قبیل تشکیل کلوخه، تضعیف خواص رئولوژیکی و کاهش همگنی در مخلوط های پودر- پلیمر به همراه داشته باشد. در مطالعه حاضر، رئولوژی این مخلوط ها برای پودر آلومینیم با تاکید بر اثر وجود نانوذرات آلومینا بحث و بررسی شده است. بدین منظور، ابتدا خوراک با بارگذاری کل پودر 54 و %60 حجمی محتوی 0، 3، 6 و %9 وزنی نانوذرات آلومینا در سامانه محمل مناسب تهیه شد. طبق نتایج آزمون های رئولوژیکی، همه خوراک ها رفتار شبه پلاستیک، یعنی کاهش گرانروی در ازای افزایش سرعت برش نشان می دهند. همچنین، وجود نانوذرات در مخلوط های پودر- محمل پلیمری، افزایش گرانروی را به همراه دارد. در سرعت های برش زیاد، گرانروی مخلوط ها، به دلیل غلبه نیروهای هیدرودینامیکی بر نیروی چسبندگی بین ذرات در کلوخه ها و افزایش چگالی فشردگی، کاهش می یابد. انجام آزمون چگالی سنجی ارتعاشی، بهبود قابلیت فشردگی را در مخلوط های محتوی نانوذرات تایید می کند. با وجود نانوذرات می توان به کاهش عامل حساسیت به سرعت برش اشاره کرد که تزریق پذیری را با کاهش بیشتر گرانروی در اثر اعمال تنش برشی بهبود می دهد.

    کلیدواژگان: قالب گیری تزریقی پودر، خوراک، محمل پلیمری، نانوذرات آلومینا، رئولوژی
  • میرحمید رضا قریشی*، قاسم نادری، مجتبی زارع صفحات 325-336
    در پژوهش حاضر شبیه سازی تایر رادیال زیر بار های مختلف عمودی، برشی (طولی و جانبی) و پیچشی ایستا بررسی و محاسبات با نرم افزار MSC.MARC روی سامانه رایانه ای مبتنی بر پردازش موازی انجام شد. برای مدل سازی بخش های لاستیکی از اجزای هیبریدی که در آن تغییر مکان و فشار به طور هم زمان درنظر گرفته شده است، همراه با دو مدل ابرکشسان Marlow و Yeoh و برای اجزای لیفی از اجزای میله ای همراه با مدل کشسان خطی استفاده شد. مدل سازی در دو حالت دو بعدی با تقارن محوری برای بارگذاری های جانشانی و بادشدن تایر و سه بعدی برای اعمال بارگذاری های عمودی، برشی و پیچشی انجام شد. از چند شبکه مختلف اجزا (خطی و مرتبه دوم) همراه با چگالی های مختلف از لحاظ تعداد و آرایش اجزا استفاده و شبکه بهینه معین شد. با استفاده از نمودار های نیرو بر حسب تغییر مکان (و گشتاور بر حسب زاویه پیچش) به دست آمده از شبیه سازی های انجام شده، مقادیر سفتی های عمودی، طولی، عرضی و پیچشی محاسبه شدند. این داده ها با مقادیر اندازه گیری شده تجربی که به کمک دستگاه اندازه گیری سفتی انجام شده بود، مقایسه شد که حاکی از دقت بسیار خوب مدل در پیش بینی سفتی شعاعی است. اما سفتی های طولی، عرضی و پیچشی با دقت کمتری محاسبه شدند که علت این مسئله نیز به عدم قابلیت اجزای میله ای در لحاظ کردن دقیق نیرو های برشی و خمشی کامپوزیت لاستیک و الیاف بلند برمی گردد. از این رو، ایجاد و توسعه مدل های مواد و فنون جدید تر مدل سازی کامپوزیت لاستیک -الیاف برای درنظرداشتن رفتار های یاد شده ضروری است.
    کلیدواژگان: تایر، روش اجزای محدود، نرم افزار MSC، MARC، بارهای ایستا، سفتی های عمودی، طولی، عرضی، پیچشی
  • رضا عابدینی، محمدرضا امیدخواه*، فاطره درستی صفحات 337-351
    در این مطالعه اثر افزودن ذرات Materials Institute Lavoisier-53، MIL 53 بر خواص گاز تراوایی غشای پلی متیل پنتین (PMP) ارزیابی شد.MIL-53با ترکیب درصدهای 10، 20 و %30 وزنی به ماتریس پلیمری اضافه شد. خواص MIL-53 و غشاهای ساخته شده به روش های مختلفی نظیر آزمون FTIR،SEM و TGA بررسی شد. همچنین آزمون جذب گازهای CO2 و CH4 برای بررسی هر چه دقیق تر خواص گاز تراوایی غشاهای حاصل انجام و داده های جذب با معادله لانگ مایر ارزیابی شد. افزون بر این، عملکرد غشاهای حاصل با اندازه گیری تراوایی گازهای CO2 و CH4 و به دنبال آن محاسبه گزینش پذیری CO2/CH4 ارزیابی شد. نتایج SEM نشان داد، ذرات MIL-53 از پراکندگی نسبتا یکنواختی در شبکه پلیمری غشا برخوردارند و فصل مشترک پلیمر و ذرات تقریبا حاکی از نبود حفره های غیرگزینشی در عبور گاز بوده است. همچنین، بررسی TGA بیانگر بهبود پایداری گرمایی غشاهای ماتریس ترکیبی نسبت به غشای پلیمری خالص بوده است. نتایج نشان داد، تراوایی گازها (به ویژه CO2) با افزایش درصد وزنی MIL-53 به طور قابل توجهی افزایش یافته و افزون بر این گزینش پذیری CO2/CH4 نیز از روندی صعودی و همسو با تراوایی برخوردار بوده است. ضریب انحلال پذیری CO2 در غشا بر خلاف CH4، با افزایش درصد وزنی MIL-53 افزایش معنی داری داشته است، در حالی که ضریب نفوذ CO2 کاهش یافته است. درنهایت، مقایسه بین عملکرد غشاها با حد رابسون در جداسازی CO2/CH4 نشان داد، افزایش درصد وزنی MIL-53 بهبود عملکرد غشاها را به همراه داشته است و به حد رابسون در جداسازی CO2/CH4 بسیار نزدیک شده است.
    کلیدواژگان: پلی متیل پنتین، MIL، 53، غشای ماتریس ترکیبی، حجم آزاد غشا، جداسازی CO2، CH4
|
  • Fatemeh Farhadi, Marjan Abbasi, Akbar Khodaparast Haghi, Komil Nasouri Pages 267-279
    Pure polyacrylonitrile (PAN) nanofibers and functionalized-single walled carbon nanotube (FSWNT)، reinforced by PAN nanofibers with variable FSWNT content (up to 1 wt%)، were fabricated by electrospinning process. The chemical structure، morphology and microstructure of the electrospun nanofibers have been characterized using Fourier transform infrared (FTIR)، scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). SEM analysis of the nanofibers revealed that the deformation of the nanofibers increased with increasing FSWNT concentration. Very smooth surfaces of the composite electrospun nanofibers even for nanofibers with concentration of 1 wt% FSWNT have been successfully prepared because of the high stability dispersion of FSWNTs. Moreover، with increasing the concentration of FSWNT in the PAN solution from 0 to 1 wt%، the average nanofibers diameter increased from 405 ± 54 nm to 488 ± 50 nm. The recorded spectra from FTIR were close to PAN nanofibers with peaks at 2243 cm-1 (CN stretch)، 2932 cm-1 (CH2 stretch)، 1450 cm-1 (CH bend) and 1730 cm-1 (C=O stretch) wavenumbers. FTIR Spectroscopy and XRD studies showed that PAN/FSWNT nanofibers exhibited higher crystallinity compared to PAN nanofibers without FSWNT. The analysis of the microstructural properties of the composite nanofibers with 1wt% FSWNT revealed that they exhibit an enhanced crystallinity from 44% to 48%، and the crystallite size was decreased from 25. 0 nm to 19. 9 nm، as compared to pure PAN nanofibers. The results indicated that the embedded FSWNTs in the PAN nanofibers nucleated the growth of crystals.
    Keywords: polyacrylonitrile, carbon nanotubes, nanofibers, morphology, microstructure
  • Mostafa Jafari, Azam Rahimi, Parvin Shokrolahi Pages 281-289
    A semiconducting nanoparticle indium tin oxide (ITO) was modified with silane groups and for this purpose trimethoxysilane (TMOS) precursor was used under specific experimental conditions for surface modification of ITO nanoparticles. It is found that the modification of ITO nanoparticles increases the interactions between the filler and the matrix and subsequently improves the distibution of indium tin oxide nanoparticles in the polymer matrix. The epoxisilica polymer matrix was produced using trimethoxysilane and 3-glycidyloxypropyl trimethoxysilane precursors and ethylenediamine (EDA) as curing agent at low temperature by sol-gel process. The sol-gel process was very useful due to its easily controllable process، solution concentration and homogeneity without using expensive and complicated equipments in comparison with other methods. Then، Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was employed to study the formation of Si-O-Si and Si-OH groups on ITO nanoparticles. X-Ray diffraction (XRD) technique and thermal gravimetric analysis (TGA) were employed to investigate the modification and weight loss of the modified ITO، respectively، as an indication of the presence of organic groups on these nanoparticles. The separation analyzer tests were performed to check the stability of the nanoparticles suspension and it revealed that due to better interaction of nanoparticles with the polymer matrix the stability of modified ITO suspention is higher than the unmodified sample. The morphology and particle distribution were determined by scanning electron microscopy (SEM). It was found that the distibution of modified indium tin oxide in epoxy-silica polymer matrix was improved in comparison with pure ITO.
    Keywords: nanocomposite, epoxy, silica, ITO nanoparticles, surface modification, sol, gel
  • Marzie Fatehi, Seyed Ahmad Ataei Pages 291-298
    Many studies have been conducted on production of biodegradable polymers such as polyhydroxyalkanoates (PHAs) in overcoming the environmental problems due to the accumulation of synthetic plastics as waste materials and excessive activated sludge produced in municipal waste water treatment plants. In this study; the effect of magnetic field intensity of 5، 10، 15، 20، 25 and 50 milliTesla (mT) was investigated on the type and amount of monomers produced in the copolymer and PHA production in activated sludge and the results were compared simultaneously with the results of PHA production without the magnetic field (0 mT). The experimental procedure included the transfer of the activated sludge into the batch reactor، addition of sodium acetate، magnetic field generation by magnets، aeration for 30 h، sampling at definite timing، measurement of PHA by gas chromatography. In summary، this research indicated that، the maximum PHA content was produced at 20 mT which was equal to 0. 75 g/L، whereas the lowest PHA content was observed at 50 mT (0. 55 g/L). In addition، the magnetic field was influenced by the type and amount of monomer produced in PHA. The highest amount of valerate was observed at 50 mT، while this magnetic field decreased the amount of PHA (8. 33%) compared to the control sample. Also، the maximum amount of butyrate monomer in the copolymer was observed at 5 and 20 mT، which were equal to 81% and 74 %. According to the results obtained، the mass percentage of valerate in the control sample and those exposed to magnetic field with negative effects was more than the mass percentage of butyrate; an indication of better copolymers on the basis of their mechanical properties.
    Keywords: municipal waste water, activated sludge, polyhydroxyalkanoate, aeration, magnetic field
  • Mohammad Ebrahim Zeynali, Mohammad Nazari, Sedigheh Soltani Pages 299-311
    Various samples of poly (vinyl alcohol) have been prepared under different conditions. Temperature and time in the presence of catalyst were assumed as important parameters affecting the properties of poly (vinyl alcohol). The degree of hydrolysis and molecular weight، as dependent parameters، were determined. First the temperature was kept at 45°C and hydrolysis reactions were conducted at different times. To investigate the effect of temperature on hydrolysis process the time was kept constant at 40 min and the reaction was carried out at various temperatures. By considering the various uses of poly (vinyl alcohol) and the properties of its various grades such as solubility، surface tension، resistance in tension، viscosity، the crystallinity properties of various prepared samples were investigated using differential scanning calorimetry. Increasing the time and temperature of the reaction led to higher degree of hydrolysis and lower molecular weight. Molecular weight، thermal treatment، degree of hydrolysis and the type of configuration of the molecules were the most important parameters affecting the crystallinity. Increasing the degree of hydrolysis increased the crystallinity and reduction in molecular weight and in this respect the effect of degree of hydrolysis on crystallinity was more evident than the molecular weight. In order to have similar molecular configuration for raw material the same polyvinyl acetate was used in all the tests. FTIR results showed that syndiotactic structure was dominant and favored the crystallinity. By considering the variation in three parameters during reaction the individual and associated effects of degree of hydrolysis، molecular weight and configuration was investigated on the crystallinity and melting point.
    Keywords: poly(vinylalcohol), crystallinity, degree of hydrolysis, molecular weight, configuration
  • Hassan Abdoos, Hamid Khorsand, Ali Akbar Yousefi Pages 313-324

    Preparation of appropriate powder-binder mixtures is the crucial step of powder injection molding process. Hence، the rheological properties of powder-binder mixture are important factors in production of sound parts using powder injection molding. Nowadays، the use of nanoparticles in powder injection molding is increasing due to the improved properties and dimensional precision of the final parts. On the other hand، nanoparticles can initiate problems such as agglomeration and loss of rheological properties and homogeneity. In the present study، the rheological behavior of aluminum mixtures containing nanoalumina particles was investigated. Two powder loadings of aluminum powder (54 vol% and 60 vol%)، in which 0، 3، 6 and 9 wt% of aluminum was replaced with nanoalumina، were used. The powder systems were blended with the molten binder system in a banbury internal mixer and the rheological properties of the resulting mixtures were evaluated. All feedstocks showed pseudo-plastic behavior. The presence of nanoparticles increased the viscosity of feedstocks. Due to overwhelming particles cohesion by hydrodynamic forces، the viscosity of the mixtures decreased at high shear rates. Tap density results confirmed an improvement in packing compressibility of the mentioned powders. Shear rate sensitivity decreased with incorporation of nanoparticles into the mixtures. This phenomenon improved the injection capability through further reduction in viscosity.

    Keywords: powder injection molding, feedstock, polymeric binder, alumina nanoparticles, rheology
  • Mir Hamid Reza Ghoreishy*, Ghasem Naderi, Mojtaba Zare Pages 325-336
    This research work is devoted to the simulation of a steel-belted radial tire under different static loads. The nonlinear finite element calculations were performed using the MSC. MARC code، installed on a computer system equipped with a parallel processing technology. Hybrid elements in conjunction with two hyperelastic models، namely Marlow and Yeoh، and rebar layer implemented in surface elements were used for the modeling of rubbery and reinforcing parts، respectively. Linear elastic material models were also used for the modeling of the reinforcing elements including steel cord in belts، polyester cord in carcass and nylon cord in cap ply section. Two-dimensional axisymmetric elements were used for the modeling of rim-mounting and inflation and three-dimensional models were developed for the application of the radial، tangential، lateral and torsional loads. Different finite element models were developed، in which both linear and quadratic elements were used in conjunction with different mesh densities in order to find the optimum finite element model. Based on the results of the load deflection (displacement) data، the tire stiffness under radial، tangential، lateral and torsional loads were calculated and compared with their corresponding experimentally measured values. The comparison was verified by the accuracy of the measured radial stiffness. However، due to the neglecting of the stiffness in shear and bending modes in cord-rubber composites، modeled with rebar layer methodology، the difference between computed values and real data are not small enough so that a more robust material models and element formulation are required to be developed.
    Keywords: tire, finite element method, MSC.MARC, software static loads, radial, tangential, lateral, torsional stiffness
  • Reza Abedini, Mohammadreza Omidkhah*, Fatereh Dorosti Pages 337-351
    The effect of Materials Institute Lavoisier-53 (MIL-53) particles on gas transport properties of polymethylpentyne (PMP) was investigated. MIL-53 was added to the polymer matrix with different loadings of 10، 20 and 30 wt%. The properties of MIL-53 and prepared membranes were analyzed through FTIR، SEM and TGA methods. The adsorption of CO2 and CH4 was conducted and analyzed accurately through Langmuir equation to investigate the gas transport properties of membranes. The results from TGA showed that degradation temperature (Td) increases significantly with increasing MIL-53 loading. SEM images demonstrated that MIL-53 particles dispersed well in polymer matrix with no considerable agglomeration and no non-selective void formation at polymer/filler interface. In addition، CO2 and CH4 permeability measurement along with calculation of CO2/CH4 selectivity were performed. The results showed that the permeability of gases (especially for CO2) increased significantly by increasing the MIL-53 loading. Additionally، CO2/CH4 selectivity showed an increasing trend with increasing the MIL-53 weight percent. Unlike CH4، the CO2 solubility coefficient increased with increasing the MIL-53 loading because of high free volume of membrane and selective adsorption of CO2 with MIL-53. Despite CO2 solubility enhancement its diffusivity coefficient remained more or less unchanged. The enhancement in CH4 permeability has been mainly attributed to its slight incremental diffusivity due to the membrane''s increasingly higher free volume. Finally، a comparison between membranes performance and CO2/CH4 Robeson upper bound showed that، the performance of membranes improved due to the presence of MIL-53 which was very close to the Robeson bound.
    Keywords: polymethyl pentyne, MIL, 53, mixed matrix membrane, free volume of membrane, CO2, CH4 separation