فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی‌ام شماره 6 (پیاپی 152، بهمن و اسفند 1396)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی‌ام شماره 6 (پیاپی 152، بهمن و اسفند 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/28
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نادیا رحیمی تنها، مهدی نوری * صفحات 473-488
    ساختارهای نانولیفی هسته-پوسته تهیه شده از پلیمرهای زیست سازگار و زیست تخریب پذیر نظیر فیبروئین ابریشم، کاربردهای بالقوه فراوانی در مهندسی بافت و دارورسانی دارند. در این بررسی، الکتروریسی هم محور فیبروئین ابریشم به عنوان جزء پوسته و ترکیب سالیسیلیک اسید و پلی وینیل الکل در هسته، برای تهیه ساختار نانولیفی هسته-پوسته انجام شد. اثر تغییرات غلظت، رسانایی الکتریکی و گرانروی محلول ها با استفاده از روش های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، گرانروی سنجی و رسانایی سنجی محلول ها، طیف نورسنجی فرا بنفش، میکروسکوپی های الکترونی پویشی (SEM) و عبوری (TEM) بر قطر نهایی نانوالیاف هسته-پوسته تهیه شده و رفتار رهایش آن ها بررسی شد. در نهایت سعی شد تا مدل مناسبی برای رفتار رهایش سالیسیلیک اسید از این ساختار هسته-پوسته ارائه شود. نتایج نشان داد، قطر نهایی نانوالیاف هسته-پوسته به دست آمده در محدوده (22±)110nm تا nm (71±) 250 و قطر هسته آن ها 40nm تا 80nm متغیر بود. با توجه به نقش رسانا کنندگی جزء پوسته در الکتروریسی هم محور، ارتباط مستقیم بین افزایش غلظت محلول پوسته و قطر نهایی در نتایج مشاهده شد، درحالی که افزایش غلظت محلول هسته در همه شرایط اثر معناداری بر قطر الیاف الکتروریسی شده نداشت. نتایج نشان داد، غلظت محلول هسته تنها عامل تعیین کننده قطر نانوالیاف نیست و اثر اختلاف گرانروی و رسانانندگی الکتریکی محلول پوسته و هسته نیز نقش موثری بر قطر نهایی نانوالیاف دارد. مطالعه رهایش سالیسیلیک اسید نشان داد، نسبت ترکیب درصد پوسته و هسته، عامل موثری بر مقدار و سرعت رهایش از این ساختارهاست، به طوری که افزایش مقدار سالیسیلیک اسید رها شده و سرعت رهایش آن با افزایش درصد پلی وینیل الکل در ترکیب هسته مشاهده شد.
    کلیدواژگان: الکتروریسی هم محور، هسته، پوسته، فیبروئین ابریشم، رهایش کنترل شده، نانوالیاف
  • رضا کریمی، محمد علیمردانی، مهدی رزاقی کاشانی *، محمدرضا پورحسینی صفحات 489-500
    استفاده از سیلیکای اصلاح شده و جایگزینی آن با دوده در آمیزه رویه تایر با وجود مزایایی مانند مقاومت غلتشی کمتر، با کاهش ضریب اصطکاک و متقابلا کاهش ضریب امنیت خودرو همراه است. در کامپوزیت لاستیک استیرن-بوتادی ان محلول (SSBR) دارای نانوسیلیکای اصلاح شده با سیلان، طول زنجیر سیلان می تواند با تغییر در برهم کنش پلیمر-پرکننده، رفتار گرانروکشسان و خواص تریبولوژی آمیزه را تحت کنترل قرار دهد. سازوکار اثر طول فاصله انداز سیلان در تغییر برهم کنش های پلیمر-پرکننده و تقویت کنندگی همیشه مورد تردید بوده و برهم کنش های آنتالپیایی یا از نوع درگیری مکانیکی به عنوان محتمل ترین گزینه ها مطرح شده است. این پژوهش، با به کارگیری نظریه های برپایه انرژی سطحی، سهم تقویت کنندگی از برهم کنش های آنتالپیایی و مکانیکی را تفکیک کرده و شدت اثر هریک از این دو سازوکار را ارزیابی می کند. به طور ویژه، دو سیلان تک عاملی آلیفاتیک با طول فاصله انداز 3 و 16 کربنی بر سطح سیلیکا پیوندزنی شد و مشخصه های سطحی سیلیکا و نیز شکل شناسی، خواص دینامیکی و تریبولوژی آمیزه حاصل از آن با کامپوزیت دارای یک نوع سیلان دوعاملی مقایسه شد که به طور معمول در آمیزه رویه استفاده می شود. نتایج نشان می دهد، آمیزه های دارای سیلیکای اصلاح شده با طول زنجیر کوتاه و بلند که در آن ها انرژی سطحی و برهم کنش های آنتالپیایی یکسان فرض شده است، رفتار دینامیکی و تریبولوژی مشابهی دارند که این مهم حاکی از نبود درگیری مکانیکی متاثر از طول زنجیر سیلانی در فصل مشترک پلیمر و پرکننده است. در نقطه مقابل طول فاصله انداز سیلان، اثر بسیار زیادی بر برهم کنش های آنتالپیایی، رفتار گرانروکشسان و رفتار اصطکاکی کامپوزیت ها دارد. داده های ضریب اصطکاک نشان می دهد، مدول اتلاف در پیش بینی رفتار اصطکاکی متغیری کنترل کننده است.
    کلیدواژگان: لاستیک استیرن، بوتادی ان، سیلیکا، طول فاصله انداز سیلان، تریبولوژی، برهم کنش پلیمر، پرکننده
  • مریم پورمهدی، مهدی عبداللهی *، علیرضا نصیری صفحات 501-516
    لیگنین پس از سلولوز، فراوان ترین پلیمر طبیعی موجود در جهان است که اصلاح شیمیایی آن بهترین راه برای بهبود خواص این ماده به منظور استفاده در سنتز مواد شیمیایی و پلیمری است. از میان مونومرهایی که تاکنون برای اصلاح لیگنین استفاده شده اند، آکریل آمید (AAm) بازده بیشتری در کوپلیمرشدن پیوندی داشته است. در پژوهش حاضر، لیگنین بومی مصرفی با استفاده از کلریدریک اسید (HCl) به روش رسوب دهی اسیدی از مایع سیاه حاصل از صنعت کاغذسازی استخراج و سپس با انحلال در تتراهیدروفوران خالص سازی شد. اصلاح شیمیایی لیگنین با مونومر آکریل آمید در مجاورت آغازگرهای مختلف شامل هیدروژن پراکسید (H2O2)-کلسیم کلرید (CaCl2)، هیدروژن پراکسید-آهن (II) کلرید (FeCl2)، آمونیوم پرسولفات (APS)، پتاسیم پرسولفات (KPS)، پتاسیم پرسولفات-آمونیوم آهن (II) سولفات 6 آبه (AFS.6H2O) و سریک آمونیوم نیترات (CAN)-نیتریک اسید (HNO3) بررسی شد. سپس، کوپلیمرهای پیوندی با روش های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه و رزونانس مغناطیسی هسته پروتون شناسایی شدند. بیشترین و کمترین درصد تبدیل مونومر با استفاده از آغازگرهای مختلف در گروه کوپلیمرهای سنتزی روی لیگنین، به ترتیب مربوط به سامانه های آمونیوم پرسولفات با مقدار %94.32 و پتاسیم پرسولفات با مقدار %77.83 بود. از میان انواع آغازگرهای استفاده شده فقط سامانه اکسایش -کاهش هیدروژن پراکسید-کلسیم کلرید در دمای 30 درجه سلسیوس به بازده پیوندزنی %100 و بدون تشکیل هیچ گونه زنجیر هوموپلیمر آزاد منجر شد، درحالی که در مجاورت سایر سامانه ها، زنجیرهای هوموپلیمر آزاد نیز افزون بر زنجیرهای کوپلیمر پیوندی تشکیل شدند. نتایج نشان داد، در مجاورت سامانه CAN/HNO3، واکنش پیش نمی رود.
    کلیدواژگان: لیگنین بومی، آکریل آمید، کوپلیمرشدن پیوندی، پلیمرشدن اکسایش، کاهش، سنتز و شناسایی
  • مجید حقیرمددی، احمدرضا بهرامیان *، حمیدرضا هادی زاده رئیسی صفحات 517-529
    عایق های گرمایی برای بهینه سازی مصرف انرژی و کاهش اتلاف گرمایی در خور توجه هستند. استفاده از عایق های سبک سبب کاهش وزن و بهبود کارایی محصول نهایی می شود. یکی از رویکردها برای دست یابی به عایق سبک، ساخت نانوکامپوزیت هایی با چگالی کم و خواص عایقی مناسب است. چوب پنبه، ماده ای سلولوزی با سلول های میکرونی است که کاربرد گسترده ای در عایق های گرمایی سبک دارد. به دلیل وجود ساختار متخلخل در چوب پنبه، این ماده به عنوان یکی از بهترین عایق های گرمایی استفاده می شود که چگالی و رسانندگی گرمایی کمی دارد. تلاش های بسیاری برای کاهش هرچند ناچیز رسانندگی گرمایی آن انجام شده است. در این پژوهش، برای بهبود عملکرد گرمایی و فداشوندگی کامپوزیت سیلیکون-چوب پنبه، از ایروژل نووالاک با ساختار متخلخل سلول باز نانومتری و چگالی، رسانندگی گرمایی و نفوذ گرمایی بسیار کم استفاده شده است. وجود ایروژل نووالاک در حفره های میکرونی چوب پنبه و پرکردن آن ها، سبب افزایش نسبی چگالی کامپوزیت، حذف انتقال گرمای جابه جایی هوا در سلول های چوب پنبه، کاهش چشمگیر رسانندگی گرمایی و نفوذ گرمایی چوب پنبه می شود. رسانندگی گرمایی بسیار کم ایروژل، دست یابی به کامپوزیتی با رسانندگی گرمایی و چگالی کم را ممکن ساخته است، به طوری که وجود ایروژل در کامپوزیت سیلیکون-چوب پنبه سبب کاهش %39 رسانندگی گرمایی و %45 نفوذ گرمایی کامپوزیت نسبت به کامپوزیت بدون ایروژل شده است. با وجود ایروژل، پایداری گرمایی و مقاومت گرمایی کامپوزیت افزایش و پایداری زغال تشکیل شده بهبود یافته است. همچنین، وجود ایروژل در حفره های چوب پنبه و اعمال پوشش نهایی رزول-گرافن اکسید روی سطح نمونه، سبب بهبود رفتار فداشوندگی کامپوزیت سیلیکون-چوب پنبه-ایروژل و کاهش %55 دمای پشت کامپوزیت فداشونده نسبت به نمونه بدون ایروژل شد.
    کلیدواژگان: عایق فراسبک، چوب پنبه، عایق فداشونده، رسانندگی گرمایی، ایروژل نووالاک
  • محمدعلی سنجری شهرضایی، فاطمه گوهرپی *، جعفر خادم زاده یگانه صفحات 531-545
    در این مطالعه، اثر نانوسلولوز آب گریز بر رفتار فازی آمیخته پلی استیرن (PS)-پلی وینیل متیل اتر (PVME) در ترکیب درصدهای دور از ناحیه بحرانی بررسی شده است. بدین منظور، آمیخته های خالص PS/PVME با ترکیب درصدهای 90/10 و 60/40 با %2 نانوذرات بررسی شدند. برای مطالعه اثر نانوذرات بر دمای جدایی فاز، از آزمون پویش دمای مدول دخیره (از ناحیه تک فاز تا دماهای بیشتر از جدایی فاز) استفاده شد. برای مشاهده تغییرات شکل شناسی حین جدایی فاز نمونه ها از تصاویر میکروسکوپی نوری استفاده شد. تصاویر TEM نشان می دهد، حین جدایی فاز، نانوسلولوز آب گریز در فاز غنی از PS قرار گرفته که این موضوع با پیش بینی رابطه ترمودینامیکی پارامتر ترشدگی سازگار است. برای آمیخته 90/10 PS/PVME جدایی فاز گرانروکشسان کنترل کننده جدایی فاز است. وجود نانوذرات باعث شد تا در دماهای زیاد، شبکه ایجاد شده از فاز پلی استیرن پایدار باشد. جدایی فاز برای آمیخته 60/40 PS/PVME طبق سازوکار هسته گذاری و رشد است و با ادامه جدایی فاز اندازه قطره ها به طور شایان توجهی بزرگ تر شده و توزیع پهنی از اندازه قطره ها مشاهده می شود. افزایش دما موجب بیشترشدن بی تقارنی دینامیکی شده و در نتیجه در دماهای بیشتر تغییر سازوکار جدایی فاز از هسته گذاری و رشد به جدایی فاز گرانروکشسان مشاهده می شود. وجود نانوذرات در فاز پلی استیرن هم راستا با افزایش دما موجب افزایش بی تقارنی دینامیکی شده و در نتیجه از دماهای کمتر جدایی فاز طبق سازوکار گرانروکشسان مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: جدایی فاز گرانروکشسان، هسته گذاری و رشد، رئولوژی، نانوسلولوز، بی تقارنی دینامیکی
  • الهه هادی زاده، سید مجتبی میرعابدینی، شهلا پازکی فرد * صفحات 547-555
    هدف از انجام این پژوهش، بررسی اثر مقدار عامل پخت بنزوئیل پراکسید بر خواص فیزیکی و مکانیکی پوشش ترافیکی دوجزئی برپایه پلیمر متیل متاکریلات بود. بدین منظور و برای رسیدن به مقدار مناسب و بهینه از عامل پخت، نمونه های پوشش ترافیکی دوجزئی با مقادیر مختلف عامل پخت بنزوئیل پراکسید شامل 0.4، 0.8، 1، 1.2، 1.4، 1.6 و %2 وزنی نسبت به جزء اول تهیه شد. سپس، خواص نمونه های مختلف با انجام آزمون های تعیین زمان خشک شدن ترافیکی، سختی سنجی، مقاومت در برابر شرایط جوی شتاب یافته، استحکام کششی و خواص دینامیکی مکانیکی بررسی شد. نتایج آزمون های فیزیکی مکانیکی مختلف نشان داد، مقدار بنزوئیل پراکسید بر خواص فیزیکی، مکانیکی و گرمایی پوشش ترافیکی دوجزئی حاصل اثر دارد، به نحوی که در مقادیر کم از عامل پخت (0.4 درصد وزنی)، خواص پوشش به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد و با افزایش مقدار عامل پخت و رسیدن به مقدار بهینه، تغییرات خواص نهایی پوشش شایان توجه نیست. این موضوع را می توان به واکنش رادیکالی پلیمرشدن رزین متیل متاکریلات با وجود عامل پخت بنزوئیل پراکسید نسبت داد. از سوی دیگر، با افزایش مقدار عامل پخت به مقدار %2 وزنی، به دلیل وجود ترکیبات واکنش نداده عامل پخت و نرم کننده محتوی آن، برخی دیگر از خواص مانند ثبات جوی و خواص مکانیکی کاهش می یابد. با توجه به نتایج آزمون های مختلف، محدوده بهینه برای مقدار عامل پخت پراکسیدی برای دست یابی به خواص مناسب از نظر زمان خشک شدن و خواص فیزیکی و مکانیکی نهایی، بین %1.2 تا %1.6 وزنی به دست آمد.
    کلیدواژگان: پوشش ترافیکی، متاکریلات دوجزئی، عامل پخت، پلیمرشدن، خواص فیزیکی، مکانیکی
  • سیروس زاهد کرکج، سید جمال الدین پیغمبردوست * صفحات 557-572
    کربوکسی متیل سلولوز یکی از پلیمرهای پلی ساکاریدی با قابلیت تولید فیلم های شفاف و خواص بازدارندگی و مکانیکی نسبتا خوب بوده که در سطح گسترده ای از پژوهش ها در زمینه بسته بندی مواد غذایی استفاده شده است. در این پژوهش، نانوذرات خاک رس نوع مونت موریلونت و کلویزیت 30B به حالت خالص و اصلاح شده با فلزات نقره و مس برای بهبود خواص عملکردی فیلم نانوزیست کامپوزیتی کربوکسی متیل سلولوز استفاده شدند. مشاهده شد، وجود این نانوذرات باعث افزایش جذب نور UV در فیلم ها، کاهش نفوذپذیری بخار آب و افزایش استحکام مکانیکی فیلم ها می شود. نتایج آزمون XRD نشان داد، نقره به طور موثری در فضای بین لایه ای مونت موریلونیت قرار گرفته است، زیرا فاصله بین لایه ای از 1.841nm برای خاک رس نوع کلویزیت 30B به 1.855nm در خاک رس نوع کلویزیت 30B اصلاح شده با نقره افزایش یافته است. نتایج حاصل از تصاویر SEM نشان داد، در حالت کلی نانوذرات خاک رس نوع کلویزیت 30B نسبت به خاک رس سدیم مونت موریلونیت سازگاری بهتری با فیلم کربوکسی متیل سلولوز دارند. همچنین نتیجه گرفته شد، نانوذرات خاک رس اصلاح شده با مس در تهیه فیلم های نانوزیست کامپوزیت سازگارتر از خاک رس اصلاح شده با نقره هستند. خاصیت ضدمیکروبی نانوذرات نامبرده نیز در برابر دو باکتری استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلی بررسی شد. از نتایج آزمون میکروبی مربوط به نمونه های فیلمی کربوکسی متیل سلولوز دارای انواع نانوذرات خاک رس مشخص شد، فیلم دارای %4 وزنی کلویزیت 30B اصلاح شده با نقره بیشترین اثر ضد میکروبی را علیه باکتری های استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کربوکسی متیل سلولوز، بسته بندی مواد غذایی، نانوذرات خاک رس، نانوزیست کامپوزیت، خواص مکانیکی، خاصیت ضدباکتری
|
  • Nadia Rahimi Tanha, Mahdi Nouri * Pages 473-488
    Hypothesis: Core-shell nano-fibrous structures obtained from biodegradable and biocompatible polymers such as silk fibroin (SF) have potential applications in drug delivery and tissue engineering. In this work, coaxial electrospinning of silk fibroin as shell and salicylic acid (SA)/polyvinyl alcohol (PVA) blends as core was studied to fabricate core-shell nano-fibrous structures.
    Methods
    Silk fibroin was extracted from cocoon and dissolved in formic acid. An assembled coaxial nozzle was used to fabricate core-shell nanofibers of SF as shell and PVA/salicylic acid as core components, respectively.
    Findings: Effects of variation in viscosity and electrical conductivity of the electrospinning solutions on the final nanofibers morphology, diameters and SA release behaviors were studied using Fourier transforms infrared spectroscopy (FTIR), viscometry, electrical conductometry, ultraviolet spectrophotometry, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) techniques. Finally, a suitable model for release behaviors of the fabricated core-shell nanofibers was suggested. It was found that the final diameter of fabricated core-shell nanofibers varied from 110 (±22) to 250 (±71) nm and diameter of the core section varied from 40 to 80 nm. The experimental results showed that the shell solution concentration had a significant effect on the final core-shell nanofiber diameter, but increase in the core solution concentration had an insignificant effect on the final nanofibers diameter. It was concluded that the core solution concentration was not the only effective parameter in determining the final diameters of electrospun nanofibers, and the viscosities of shell and core solutions and their electrical conductivities were just as important parameters. According to the results of release profiles, the ratio of the components in core and shell was the effective parameter affecting the profiles of SA released from these structures. The higher PVA concentration in the core increased both the amount of SA and its release rate from fabricated core-shell nanofibers.
    Keywords: coaxial electrospinning, core, shell, silk fibroin, controlled release, nanofibers
  • Reza Karimi, Mohammad Alimardani, Mehdi Razzaghi-Kashani *, Mohammad-Reza Pourhossaini Pages 489-500
    Hypothesis: Substitution of carbon black by surface-modified silica in tire tread compound formulation often brings a lower friction coefficient and inadequate vehicle safety. Through modifying polymer-filler interactions, silane chain length is capable of altering viscoelastic properties. The connection between tribological properties and viscoelastic dissipation can be regarded as an important factor to control the frictional behavior of tire tread compounds. It has always been speculated that silane chain length dictates the properties of silane-treated silica filled rubbers through two possible reinforcing mechanisms namely: entropic interaction and/or mechanical engagement. In this contribution, the existence and severity of each mechanism is realized by excluding mechanical contributions of reinforcement from that of entropic interactions by surface-energy theories.
    Methods
    Two aliphatic silanes of short (trimethoxy(propyl)silane) and long chain (hexadecyl trimethoxysilane) with spacer length of 3 and 16 carbons are grafted onto the silica surface. The surface energy of the resulting powders is controlled by controlling the density of silane grafting. The rubber matrix constitutes a solution styrene butadiene rubber (S-SBR) and the compounds have been prepared by means of an internal mixer and a two-roll mill. The surface characteristics of silica as well as the morphological, mechanical and tribological properties of the resulting rubber composites are characterized and compared with a conventional bi-functional silane commonly used for this tread compound.
    Findings: For systems in which the surface energy and thus energetic contributions of polymer-filler interaction are controlled to be equivalent for both short- and long-chain silane treated silica, no variations either in dynamic or tribological properties are detected, indicating that no mechanical engagement associated with interlocking of long chain silanes is available. At the same time, entropic interactions played a significant role in final dynamic and tribological properties of the composites. It is also observed that friction coefficient is correlated with loss modulus of the compound better than the loss factor.
    Keywords: styrene butadiene rubber, silica, silane spacer length, tribology, polymer, filler interaction
  • Maryam Pourmahdi, Mahdi Abdollahi *, Ali Reza Nasiri Pages 501-516
    Hypothesis: After cellulose, lignin is the most abundant natural polymer in the world. The chemical modification of lignin is the best way to improve its performance in the synthesis of the chemicals and polymeric materials. Among monomers employed in modification of the lignin, acrylamide (AAm) increases the highest yield in graft copolymerization reaction.
    Methods
    A native lignin was extracted from its black liquor derived from paper-making processes by precipitation with HCl, and then purified by dissolving in tetrahydrofuran (THF). Chemical modification of the lignin with acrylamide monomer was investigated in the presence of different initiators including hydrogen peroxide (H2O2)/calcium chloride (CaCl2), H2O2/Fe(II) chloride (FeCl2), ammonium persulfate (APS), potassium persulfate (KPS), KPS/ammonium iron(II) sulfate hexahydrate (AFS.6H2O) and ceric ammonium nitrate (CAN)/HNO3. The graft copolymers were then characterized using Fourier transform infrared (FTIR) and proton nuclear magnetic resonance (1HNMR) spectroscopy methods.
    Findings: The highest and lowest conversions of AAm monomer in the presence of different initiators used in synthesizing the lignin graft copolymers were observed for the APS and KPS systems to be 94.32% and 77.83%, respectively. Among all initiators used in the present study, only H2O2/CaCl2 redox system led to a 100% grafting percentage at 30°C without any free homopolymer chain, while in the presence of other systems, free homopolymer chains were also formed in addition to the grafted chains. It was found from the results that, the graft polymerization did not proceed in the presence of CAN/HNO3 system.
    Keywords: native lignin, acrylamide, graft copolymerization, redox polymerization, synthesis, characterization
  • Majid Haghir Madadi, Ahmadreza Bahramian *, Hamidreza Hadizade Raeisi Pages 517-529
    Hypothesis: Thermal insulating materials are essential in optimization of energy consumption and to reduce heat and energy loss. Lightweight thermal insulator materials can reduce weight/density and improve the performance of final product. One of the ways to approach lightweight thermal insulator is to develop porous polymeric nanocomposites with low density and good thermal insulation properties. Cork is a cellulosic material with microcells that are widely used in lightweight thermal insulating applications. Porous structure in cellulosic cork allows it to be chosen as an adequate thermal insulator, especially in aerospace applications. Since cork has low density and very low thermal conductivity, many research works are conducted to reduce its thermal conductivity and improving its thermal stability.
    Methods
    In order to improve the thermal insulation performance and ablation of silicone/cork composite, a novolac aerogel nanostructure was used. Novolac aerogel had a nanoporous structure with very low density, thermal conductivity and thermal diffusivity. The presence of novolac aerogel in the microcell structure of cock and filling its porous spaces led to higher density of the cork, eliminated the air thermal convection process in its microcells, and it therefore decreased the thermal conductivity and thermal diffusivity of the composites, significantly.
    Finding: The mechanism of heat transfer elimination of novolac aerogel by convection could decrease the thermal conductivity and thermal diffusivity of silicone/cork composites by 39% and 45%, respectively, due to pore size reduction. Also, the aerogel could increase thermal stability and thermal resistance and the residual char with adequate thermal stability. Moreover, a resole/graphene oxide coating layer on the composites surface could significantly improve the composites thermal ablation. Under these conditions, the back surface temperature of composite in the presence of aerogel nanostructure decreased by 55%.
    Keywords: Ultra, lightweight insulator, cork, ablative insulator, thermal conductivity, novolac aerogel
  • Mohammad Ali Sanjari Shahrezaei, Fatemeh Goharpey *, Jafar Khademzadeh Yeganeh Pages 531-545
    Hypothesis: The influence of hydrophobic nanocellulose on phase separation behavior of off-critical PS/PVME (polystyrene/polyvinyl methyl ether) blends was studied. While the effect of spherical nanoparticles (NPs) on the phase behavior of polymer blends has been previously explored, the impact of rod-like NPs on the phase behavior has not been well studied. Compared to nanospheres, nanorods are associated with much lower critical percolation concentration, due to the high aspect ratio of nanorods.
    Methods
    For this purpose, neat PS/PVME blends with compositions of 40/60 and 10/90 and in the presence of 2% nanocellulose were investigated. The temperature sweep of storage modulus, from the one-phase region temperature to those higher than the two-phase region temperature, was used to investigate the effect of nanoparticles on phase separation temperature. Phase-contrast optical microscopy (OM) was employed to investigate the morphological evolution of PS/PVME blends during the phase separation. TEM images indicated the localization of hydrophobic nanocellulose in the PS-rich phase which was consistent with the prediction of thermodynamic wetting parameter.
    Findings: Viscoelastic phase separation (VPS) controlled the phase behavior of PS/PVME 10/90 blend which in the presence of nanoparticles increased the stability of the PS-rich network structure even at high temperatures. The PS/PVME 40/60 blend was phase separated under the nucleation and growth mechanism (NG), and there was a wide distribution of droplets size in the late stage of phase separation. With increasing the quench depth, the dynamic asymmetry increased, leading to transition of the phase separation mechanism from NG to VPS. The addition of nanoparticles enhanced the dynamic asymmetry which induced the VPS at lower temperatures.
    Keywords: viscoelastic phase separation, nucleation, growth, rheology, nanocellulose, dynamic asymmetry
  • Elahe Hadizadeh, Seyed Mojtaba Mirabedini, Shahla Pazokifard * Pages 547-555
    Hypothesis: A two-component methylmethacrylate (MMA) traffic paint, used in cold plastic road marking, is considered as a vital part of the safety infrastructure of the road networks and a tool for delineation and traffic control. This system must be well-maintained during its service life. The aim of this study was to evaluate the effect of benzoyl peroxide (BPO) curing agent content on the physical and mechanical properties of MMA traffic paints.
    Methods
    In order to optimize the amount of BPO, samples of two-component traffic paint were prepared and cured with 0.4, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6 and 2.0 wt% BPO. Different physical and mechanical properties of the samples, such as traffic no pick-up time, hardness, resistance against accelerated weathering conditions were evaluated and their mechanical properties were assessed using stress-strain analysis (SSA) and dynamic mechanical thermal analysis (DMTA).
    Findings: The results showed that the amount of BPO was a critical parameter in physical mechanical performance of the paints, in such a way that the low and high levels of curing agent (0.4 wt% and 2.0 wt%, respectively) led to loss of paint properties. This could be related to insufficient curing agent (0.4 wt%) and its overdose (2.0 wt%) in the polymerization of methylmethacrylate. Increasing the curing agent to its optimal amount did not increase the polymer network density, and in some cases impaired the mechanical properties of the samples. The results also showed that the increase in peroxide content reduced the drying time (no pick-up time). Within the optimal range of BPO content level at 1.2 and 1.6 wt%, we achieved traffic paints of two-component formulations with optimum physical and mechanical properties.
    Keywords: traffic paint, two, component methacrylate curing agent, polymerization, physical, mechanical properties
  • Sirous Zahed Karkaj, Seyed Jamaleddin Peighambardoust * Pages 557-572
    Hypothesis: In order to achieve safe and high-quality food products, the use of suitable packaging materials with excellent physical and chemical properties is a key requirement. Pollution resulting from packaging materials made of oil-based plastics and the problems associated with burning, disposal and recycling of these plastic products have attracted the attention of researchers to find appropriate solutions in recent years. Carboxymethyl cellulose (CMC) is one of the important polysaccharide polymers with capability of producing transparent films with relatively good mechanical and inhibition properties that have been used broadly in studies concerning the food stuff packaging.
    Methods
    Nanocomposite films have been prepared by solution casting method in the presence of clay nanoparticles. Pure and modified montmorillonite noanoparticles and Cloisite 30B along with silver and copper were used for improving the functional properties of carboxymethyl cellulose nanobiocomposite films.
    Findings: It was observed that the clay nanoparticles incorporated into the nanocomposite films increased the UV absorption and mechanical properties and reduced the vapor permeability of the films. The XRD results showed that the silver was successfully inserted into the gallery space of the nanoclay, because the basal spacing of Ag-modified Cloisite 30B increased from 1.841 nm to 1.855 nm. Also, the compatibility of the nanoparticles with carboxymethyl cellulose was examined by SEM images. The SEM micrographs showed that the Cloisite 30B nanoparticles displayed better interface compatibility with CMC films than Na-montmorillonite. The results of antimicrobial tests showed that the nanobiocomposite film containing
    4 wt% of Ag-modified Cloisite 30B exhibited maximum antimicrobial property against Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria.
    Keywords: carboxymethyl cellulose, clay nanoparticles, nanobiocomposite, mechanical properties, antimicrobial property