دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال بیستم شماره 2 (پیاپی 88، تیر و خرداد 1386)

به دلیل عامل بازدارندگی اکسیژن در حین واکنش پلیمر شدن وینیل استات، در بعضی موارد که مقدار اکسیژن حل شده در سیستم زیاد است، ماده پلیمری تا 8h پس از زمان واکنش نیز به دست نمی آید. در این حالت، از گاز نیتروژن با خلوص بیش از 99 درصد برای زدودن اکسیژن استفاده می گردد تا درصد اکسیژن به حدود صفر برسد. با توجه به آثار اکسیژن بر این پلیمر، از گاز نیتروژن به عنوان عامل حذف کننده اکسیژن استفاده می شود. از آنجا که استفاده درست از گاز نیتروژن موجب تغییراتی در موازنه جرم سیستم به علت خروج حلال و مونومر در حین پلیمر شدن به دلیل شرایط دما، فشار بخار مواد، خواص ترمودینامیکی محلول و استفاده از گاز نیتروژن به عنوان حذف کننده اکسیژن می گردد، به بررسی مقدار اکسیژن محلول در سیستم پلیمر شدن در شرایط مختلف پرداخته شد. نتایج حاکی از آن است که ورود نیتروژن به سیستم به سرعت اکسیژن را از سیستم خارج و افزایش دما نیز خود کمک زیادی به این امر می کند. در ادامه زمان لازم برای استفاده از گاز نیتروژن در سیستم پلیمر شدن به دست آمده است. پیش از ورود شروع کننده به سیستم از دبی تقریبا زیاد نیتروژن برای اکسیژن زدایی 10 L/min (مطابق با نتایج به دست آمده زمان 15 min کافی است) تا رسیدن دمای سیستم به دمای حمام استفاده کرده و پس از افزودن شروع کننده، سرعت نیتروژن در کمترین میزان خود 5 L/min قرار داده شد.

در این مقاله، اثر دما بر خواص فیزیکی و شیمیایی رشته های تایر نایلون 66 در محدوده دمایی 500-200oC در زمان 16h مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد، عمل آ‎وری گرمایی، استحکام پارگی رشته ها را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. شدت کاهش استحکام پارگی در دماهای کمتر از 100oC و دماهای بیش از 120oC نسبت به دماهای بین این دو بیشتر است. مطالعات GPC، جمع شدگی و شکست مضاعف، کاهش استحکام پارگی در دماهای بیش از 120oC را به افزایش پهنای منحنی توزیع وزن مولکولی و افزایش بی نظمی زنجیرهای پلیمر نسبت می دهد. زیرا، با افزایش دما دو پدیده تاخوردگی زنجیرهای مولکولی و تخریب گرمایی زنجیرهای مولکولی رخ می دهد. همچنین، مطالعات طیف نمایی FTIR، مدول کشسانی و شکست مضاعف نشان می دهد، در دماهای کمتر از 100oC، تجزیه مناطق بیش شکل سبب کاهش درصد فاز بی شکل و در نتیجه افزایش درصد بلورینگی می شود. افزایش درصد بلورینگی سبب شکنندگی و کاهش استحکام پارگی رشته تایر می شود. پایین تر بودن میزان کاهش استحکام پارگی در محدوده دمایی 100-120oC، ناشی از عدم افزایش چند توزیعی و بی نظمی زنجیرهای مولکولی در مقایسه با دماهای بالاتر از 120oC و درصد بلورینگی کمتر در مقایسه با دماهای پایین تر از 100oC است.

اسفنجهای پلیمری با استفاده از عوامل پف زایی فیزیکی یا شیمیایی و به کمک فرایندهای مختلفی تولید می شوند. در این کار پژوهشی، برای تولید اسفنج پلی اتیلن از روش قالبگیری فشاری و عوامل پف زای شیمیایی استفاده شده است. در ابتدا با استفاده از نمودار DSC دو نوع پلی اتیلن مناسب برای تولید اسفنج انتخاب شد، سپس درصد بحرانی عوامل پف زا در تولید اسفنج بررسی شده است. به طور معمول فرض می شود که با افزایش درصد عامل پف زا، افزایش می یابد. مقدار این درصد بحرانی به مقدار گاز آزاده شده از عامل پف زا وابسته است. از آنجا که خواص اسفنج وابستگی زیادی به چگالی آن دارد. در این پژوهش، با استفاده از سه نوع عامل پف زای شیمیایی و داشتن رابطه بین درصد عامل پف زا و چگالی اسفنج و همچنین درصد بحرانی عامل پف زا، فرمولبندی مناسب برای تولید اسفنجی مطلوب برای کاربردی خاص طراحی شده است.

پلی یورتان بر پایه پلی کاپرولاکتون، پلی (وینیل کلیرید)، آمیخته، اثر حافظه شکلی، دستگاه DMA. در این آمیخته، با بالا رفتن درصد کشش در چرخه گرما مکانیکی، میزان بازگشت به شکل اولیه به دلیل افزایش کرنش پلاستیک کاهش می یابد. آزمونهای اثر حافظه شکلی روی این آمیخته در چرخه های متوالی انجام و رفتار چرخه نخست با چرخه های دوم و سوم مقایسه شد. به منظور انجام آزمونهای اثر حافظه شکلی در کشش های بیشتر، از یک دستگاه کوچک اعمال کششش به حالت دستی استفاده شد که نتایج حاصل، نتایج بدست آمده به وسیله دستگاه DMA را تایید می کرد. در این بررسی، آمیخته حاوی 80 درصد PVC، به عنوان بهترین آمیخته حافظه دار شکلی انتخاب شد.

آمیخته PP/PET به علت اختلاف ضریب انحلال پذیری، آمیخته ای ناسازگار است. در این پژوهش، از سازگار کننده PP-g-MA برای ایجاد سازگاری بین دو جز آمیخته استفاده شده است. پس از تهیه سازگار کننده در مخلوط کن و بررسی اثر عوامل مختلف بر تهیه آن سازگار کننده بهینه تولید شد. الیاف آمیخته 60/40 از PP/PET با درصدهای مختلف از سازگار کننده، در دو گروه شامل PET خالص و بازیافتی تهیه شده اند. نتایج نشان می دهد که سازگار کننده PP-g-MA باعث ریزتر شدن فاز PET در الیاف حاوی PET خالص می شود. اما در الیاف حاوی PET بازیافتی در مقادیر بیش از 5 درصد وزنی از سازگار کننده، یکنواختی سطح مقطع الیاف کاهش می یابد. همچنین، با افزایش سازگار کننده خواص مکانیکی در هر دو گروه الیاف حاوی PET خالص و بازیافتی ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. کشش سرد باعث تبلور و در نتیجه ازدیاد استحکام کششی الیاف می شود. البته، الیاف حاوی PET بازیافتی و همچنین الیاف سازگار شده نیز با اعمال کشش سرد خواص مکانیکی بهتری نشان می دهند.

در این مطالعه، سیلیکای پلیمری متخلخل با ساختار بی شکل که در ساخت غشاها با تخلخل نانو و کاتالیزورها کاربرد دارد، با استفاده از پلیمر شدن تترااتیل ارتو سیلیکات به روش سل- ژل تهیه شد. شرایط اسیدی منجر به ذرات کوچکتر شده اما در شرایط بازی اندازه ذرات افزایش می یابد. اثر ماده فعال در سطح از نوع کاتیونی به نام ستیل پیریدینیوم برمید (CPB) به عنوان عامل هدایت کننده ساختار سیلیکا با اثر ممانعت از تجمع نامطلوب ذرات و در نتیجه افزایش سطح ویژه سیلیکا به کمک آزمایش جذب فیزیکی نیتروژن مطالعه شد. در شرایط بازی به دلیل تشکیل ذرات بزرگتر، مساحت سطح سیلیکا در حدود یک پنجم نمونه اسیدی به دست آمد. نتایج آزمایش 29Si-NMR نشان می دهد که زمان رشد تا 3 هفته روی مقدار شاخه دار شدن ذرات سیلیکای به دست آمده در شرایط اسیدی، اثر می گذارد. فرایند تکلیس که طی آن گروه های آلی و ماده فعال در سطح CPB از داخل ذرات سیلیکا تجزیه و خارج می شود. با استفاده از روش های TGA و DTA بررسی شد.

یکی از روش های نسبتا جدید برای بهبود خواص سطح مواد، عمل آوری آنها با پلاسماست. عمل آوری با پلاسما روشی مقرن به صرفه و مفید برای اصلاح و تغییر سطح پلیمرها در ابعاد میکروسکوپی بدون استفاده از روش های شیمیایی و عملیات دستی است. در این پژوهش، تغییر خواص رطوبتی پارچه پلی استر عمل آوری شده با دو نوع پلاسمای هوا و اکسیژن بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که عمل آوری با پلاسما باعث افزایش خواص پخش قطره آب، انتقال آب و رسانش الکتریکی الیاف می شود. اما، این روش بر رطوبت بازیافتی الیاف اثری ندارد. همچنین، تصاویر میکروسکوپ الکترون پویشی نشانی می دهد که پلاسما روی سطح الیاف در ابعاد میکرون نیز اثر گذار است.

از مین مدلهای انتقال مختلف، برای جداسازی غشایی گازها بهترین توصیف به کمک مدل انحلال- نفوذ انجام می گیرد. پارامترهای اصلی در این مدل انحلال پذیری و نفوذ ماده تراوش کننده از میان غشاست. پیش بینی میزان تراوش و نیز گزینش پذیری غشا در تراوش چند جزیی گازها و همچنین ارزیابی اثر بر هم کنش های ترمو دینامیکی و سینتیکی روی شار و انتقال اجزا مستلزم توصیف درست پدیدهای جذب و نفوذ در ماتریس پلیمری است. مطالعات انجام شده توسط محققان مختلف در زمینه جداسازی گازها بیانگر این مطلب است که بر هم کنش ترمو دینامیکی (آثار جذب) در پلیمرهای شیشه ای نقش اصلی را در میزان نفوذ، تراوش و گزینش پذیری غشا، به ویژه در سامانه های چند جزیی ایفا می کند. در انتقال گازها از میان پلیمرهای شیشه ای مدل دو جذبی هنری- لانگمیر برای توصیف رفتار جذب تعادلی پلیمر- گاز به طور مکرر استفاده می شود و بر پایه این مدل جذب، رفتار نفوذی با مدل عدم تحرک جزیی توصیف می گردد. در این مطالعه، با استفاده از داده های تجربی موجود در منابع علمی برای مقادیر جذب CO2 و CH4 در پلیمرهای مخلتف، تفاوت ساز و کار جذب آنها در غشاهای پلیمری با تفکیک حالتهای جذب و معرفی پارامتر P50.50، فشاری که در سهم هر دو حالت از جذب در پلیمر با هم برابر می شود، تحلیل شده است و سهم مولکولهای جذب شده در حالت لانگمیر در تراوش کل و نحوه تغییرات آن با فشار برای تراوش CO2 و CH4 در پلیمرهای مختلف ارزیابی شده است. افزون بر این، به منظور در نظر گرفتن میزان اهمیت هر یک از حالتهای جذب در تراوش کل به طور مجزا با اعمال فرضیات مناسب برای هر یک از حالتها، میزان تراوش تصحیح شده است.

در برخی آمیزه های لاستیکی ویژه پایه الاستومری با درصد سیرنشدگی زیاد، به جای استفاده از گوگرد به عنوان عاملی اصلی پخت، از ترکیبات گوگرد دهنده استفاده می شود که قابلیت ایجاد تریجی گوگرد را حین فرایند و ولکانش دارند. در این شرایط، ترکیب گوگرد دهنده به کار گرفته شده به طور مستقیم گوگرد فعال ایجاد می کند و نیازی به استفاده مضاعف از شتاب دهنده نیست. ترکیبات گوگرد دهنده پایداری دمایی کمی دارند و در دمای و ولکانش گوگرد ایجاد می کنند. این ترکیبات در مقادیر کم، اثر زیادی در آمیزه های لاستیکی به عنوان عامل پخت دارند. همچنین، به علت ایجاد کنترل شده گوگرد، عوارضی چون فراپخت را در آمیزه های لاستیکی، به ویژه آمیزه های با خطر فراپخت، به همراه ندارند. در این پژوهش، بعضی از مشتقات دی آمینو دی سولفیدی تهیه شده اند که به عنوان شتاب دهنده در وولکانش آمیزه های لاستیکی کاربرد ویژه ای دارند. واکنش تولیدی، واکنش سولفور مونوکلرید با آمینها، در پترولیوم اتر به عنوان حلال و در دمای کم است. خواص ساختاری همه محصولات دی آمینو دی سولفیدی تهیه شده به وسیله 1HNMR و 13CNMR بررسی و تایید شده است. آثار شتاب دهندگی و گوگرد دهندگی همه عوامل تهیه شده در آمیزه های لاستیکی مطالعه شد. خواص فیزیکی، مکانیکی، شیمیایی و رئولوژیکی آمیزه های لاستیکی تهیه شده با استفاده از شتاب دهنده های سنتز شده به عنوان شتاب دهنده اولیه، ثانویه و تک شتاب دهنده بررسی شد، همچنین با خواص آمیزه های لاستیکی تهیه شده به وسیله شتاب دهنده –N سیکوهگزیل- -2 بنزوتیازول سولفونامید و تترامتیل تیورام دی سولفید مقایسه شدند.

امروزه نانوکامپوزیتها به عنوان موادی با خواص جالب توجه علاقمندی های زیادی را در زمینه مدل سازی ایجاد کرده اند. مدل سازی اجزای محدود یکی از روش های مفید برای پیش بینی خواص کشسانی نانوکامپوزیتهای پلیمر- خاک رس محسوب می شود. در این پژوهش، با مطالعه ساختار مواد نانوکامپوزیت مدلی نزدیک به واقعیت ساخته شده است و با بکارگیری اجزا و شرایط مرزی مناسب در مدل خواص کشسانی نانوکامپوزیت مدل سازی شده است. عوامل ساختاری مختلفی که در خواص کشسانی نانوکامپوزیتها اثر بسزایی دارند، شامل نسبت حجمی، نسبت منظر خاک رس اصلاح شده، فاصله افقی بین ذرات و مقدار روی هم رفتگی ذرات به شکل توابعی از عوامل ساختاری تعریف شده اند و آثار آنها روی خواص کشسانی نانوکامپوزیت پلیمر- خاک رس اصلاح شده بررسی شده است.