فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال بیست و نهم شماره 5 (پیاپی 145، آذر و دی 1395)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال بیست و نهم شماره 5 (پیاپی 145، آذر و دی 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/10/28
  • تعداد عناوین: 7
|
  • فاطمه عسکری، مهرزاد مرتضایی*، محمدرضا پورحسینی، ساناز سلیمان نیا صفحات 405-414
    غشاهای تبادل پروتون، به عنوان جزء اصلی محرک های کامپوزیتی، نقش مهمی را ایفا می کنند که در سال های اخیر، مورد توجه ویژه دانشمندان قرار گرفته اند. در این پژوهش، آمیخته پلی وینیل الکل-پلی اترسولفون سولفون دارشده در مجاورت عامل شبکه ساز گلوتارآلدهید، برای مطالعه خواص یونی و مکانیکی برای کاربرد در کامپوزیت های پلیمری یونی-فلزی ساخته شد و اثر نسبت ترکیب دو پلیمر و مقدار گلوتارآلدهید بر خواص یونی و مکانیکی بررسی شد. بدین منظور، ابتدا پلی اترسولفون با استفاده از کلروسولفونیک اسید، سولفون دار شد. سپس، در نسبت های مختلف با پلی وینیل الکل ترکیب شد. در نهایت، برای کنترل تورم پلی وینیل الکل، عامل شبکه ساز گلوتارآلدهید به ترکیب اضافه شد. با استفاده از روش تیترکردن، درجه سولفون دارشدن پلی اترسولفون %26 به دست آمد. مقدار جذب آب غشاهای مختلف، با افزایش پلی اترسولفون سولفون دارشده و گلوتارآلدهید، روند کاهشی نشان داد و در کمترین مقدار %18بود. افزایش نسبت GA/PVA (نسبت گلوتارآلدهید به پلی وینیل الکل) از 0.03 به 0.06 در ظرفیت تبادل یون اثر چندانی نداشت. اما، باعث کاهش هدایت پروتون در هر ترکیب شد. با افزایش نسبت SPES/PVA (نسبت پلی اترسولفون سولفون دارشده به پلی وینیل الکل) به دلیل وجود بیشتر گروه های سولفونیک اسید، ظرفیت تبادل یون و هدایت پروتون افزایش یافتند که بیشترین مقدار به دست آمده به ترتیب 0.62meq/g و 2.63mS/cm بود. با انجام آزمون کشش و استخراج داده های مربوط مشخص شد، ترکیب حاوی %70 پلی اترسولفون سولفون دارشده با نسبت GA/PVA برابر 0.06، دارای بیشترین استحکام مکانیکی و مدول یانگ به ترتیب 30.86 و 104.18MPa است و با افزایش پلی اترسولفون سولفون دارشده، غشاها رفتار مکانیکی چقرمه تری نشان دادند.
    کلیدواژگان: هدایت پروتون، پلی وینیل الکل، پلی اترسولفون سولفون دارشده، عامل شبکه کننده، جذب آب
  • مژده رقت، پروین احسانی نمین، حامد عزیزی، اسماعیل قاسمی*، محمد کرابی صفحات 415-427
    برای دستیابی به خواص بهینه محصولات، توسعه ساختاری نقش مهمی را در فرایند پلیمرها ایفا می کند. از میان خواص ساختاری پلیمرها، بلورینگی (در پلیمرهای نیمه بلوری) اهمیت بسزایی دارد. در این مطالعه، رفتار تبلور هم دمای نانوکامپوزیت برپایه پلی لاکتیک اسید و نانوصفحه های گرافن در شرایط بدون برش و همراه با برش بررسی شد. نمونه های نانوکامپوزیتی شامل 0.5، 1، 2 و%3 وزنی گرافن بوده که در مخلوط کن داخلی با استفاده از روش اختلاط مذاب تهیه شدند. بررسی ساختاری و رفتار تبلور نمونه ها پیش و پس از اعمال جریان برشی، به روش گرماسنجی پویشی تفاضلی ارزیابی شد. در این پژوهش، اثر شدت و مدت اعمال جریان برشی و نیز مقدار نانوصفحه های گرافن با استفاده از روش رئومتری برای مشاهده پیشرفت فرایند تبلور در دمای 135 درجه سلسیوس بررسی شد. بدین منظور، پیش برش های 0.1، 0.3، 0.5، 1.1 و1.8s-1 به مدت 60s در دمای 200 درجه سلسیوس اعمال شد. افزایش مدول ذخیره در آزمون رئومتری نشان دهنده تشکیل ساختار بلوری است که با افزایش درصد ذرات نانوگرافن این رشد سریع تر شد. افزون بر این با افزایش درصد گرافن، زمان القای تبلور نیز کاهش یافت. نتایج نشان داد، با افزایش پیش برش تا مقدار معینی، به ویژه در درصدهای زیاد نانوگرافن، رفتار تبلور پلی لاکتیک اسید (ازجمله کاهش زمان القای تبلور و درصد تبلور) بهبود می یابد. همچنین مشاهده شد، با افزایش زمان پیش برش به 300 و 600s زمان القای تبلور کاهش یافته است. برای تعدادی از نمونه های خروجی از رئومتر، آزمون گرماسنجی پویشی تفاضلی انجام شد. نتایج نشان داد، تحت اعمال پیش برش، درصد تبلور افرایش یافته است.
    کلیدواژگان: پلی لاکتیک اسید، گرافن، نانوکامپوزیت، تبلور القا شده برشی، رئولوژی
  • مرتضی مولایی، احمدرضا بهرامیان *، عیسی احمدی صفحات 429-441
    استفاده گسترده از مواد کامپوزیتی در بسیاری از صنایع، نیاز به ابزار مدل سازی و قابلیت پیش بینی رفتار این مواد را ایجاد کرده است. یکی از این رفتارها، طول عمر خستگی است. طول عمر خستگی، رفتاری پیچیده است و به خواص مواد و شرایط محیطی و عملیاتی و برخی پارامترهای دیگر بستگی دارد. در این کار، با استفاده از نظریه سینتیکی استحکام شکست مدل و روشی ارائه شده است که قابلیت پیش بینی و تحلیل رفتار خستگی کامپوزیت های اپوکسی-الیاف کربن را دارد. نظریه سینتیکی استحکام، نگاهی مولکولی و موادی به رفتارهای مکانیکی دارد. برای بررسی تجربی مدل از نمونه های کامپوزیتی حلقوی استفاده شد. این حلقه ها از لوله های تهیه شده به روش رشته پیچی الیاف به دست آمدند. نمونه های حلقوی تحت آزمون خستگی قرار گرفتند. پس از انجام آزمون خستگی روی نمونه ها، تغییر ساختار آن ها در آزمون FTIR و TGA بررسی شد. سپس، با مطالعه داده های حاصل از FTIR، نتایج حاصل از داده های تجربی با مدل پیشنهادی مقایسه شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد، مدل های سینتیکی جایگزین نسبتا مناسبی برای مدل های مکانیکی کلاسیک هستند که نیازمند انجام آزمون های پرهزینه بوده و نیز دارای محاسبات سنگین و پیچیده هستند. مدل سینتکی ارائه شده در این مقاله، با توجه به نوع نمونه ها، تنها برای کامپوزیت هایی قابل استفاده است که شکست آن ها در جهت عرضی و ناشی از شکست ماتریس کامپوزیت است. برای استفاده از این مدل ها، با داشتن انرژی شکست پیوند ها و حجم فعال شده با به کارگیری چند آزمون ساده می توان طول عمر مکانیکی را پیش بینی کرد.
    کلیدواژگان: عمر خستگی، کامپوزیت، اپوکسی، الیاف کربن، سینتیک استحکام شکست، مدل های سیینتیکی
  • الهه قاضی زاده، شادی حسن آجیلی*، محمودرضا حجتی صفحات 443-454
    هیدروژن سولفید به عنوان گاز خطرناک و بسیار سمی برای موجودات زنده، شناخته شده که اغلب به شکل محصول جانبی در فرایندهای پتروشیمی تولید می شود. استنشاق این گاز در غلظت های بیشتر از 100ppm حس بویایی را به مقدار شدیدی کاهش می دهد. بنابراین، شناسایی این گاز در محیط های صنعتی ضروری تلقی می شود. در پژوهش حاضر، فیلم های نانوکامپوزیت متخلخل پلی یورتان-نقره و پلی وینیل کلرید-نقره حاوی %7 وزنی نقره با روش تبادل فازی به عنوان حسگر کیفی سولفید هیدروژن ساخته و بررسی شده است. نتایج نشان داد، با قرارگرفتن نمونه ها در معرض 50ppm گاز H2S به مدت 10min، نقاط سیاه رنگی روی سطوح آن ها آشکار شد. با وجود این، تغییر رنگ در فیلم ها پس از قرارگرفتن در هوا به مدت 20min از میان رفت. برای شناسایی خواص ساختاری نانوکامپوزیت ها و مطالعه برهم کنش نانوذرات و پلیمرها از میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، طیف سنجی زیرقرمز (FTIR)، پراش پرتو X و گرما وزن سنجی (TGA) استفاده شد. نتایج نشانگر پخش یکنواخت ذرات نقره در ماتریس های متخلخل PU و PVC بود. بررسی ها نشان داد، دو نانوکامپوزیت پیشنهادی (PU/Ag و PVC/Ag) می تواند برای شناسایی مقادیر کم گاز هیدروژن سولفید مناسب باشند. نتایج حاصل نشانگر پاسخ گویی آشکارتر حسگر برپایه پلی یورتان نسبت به پلی وینیل کلرید به وجود گاز بود. بنابراین، حسگرهای فیلمی PU و PVC حاوی نانوذرات نقره که در این بررسی پیشنهاد شد، می تواند قابلیت مناسب تری برای حمل و استفاده داشته و نیز نسبت به انواع حسگرهای هیدروژن سولفید، ارزان تر باشد.
    کلیدواژگان: هیدروژن سولفید، حسگر، پلی وینیل کلرید، پلی یورتان، نانوذرات نقره
  • فرزانه امیری، علیرضا سبزواری، کوروش کبیری*، حسین بوهندی، محسن سیاه کمری صفحات 455-467
    در سال های اخیر هدف اصلی توسعه سامانه های هیدروژل های جدید، تلاش برای تبدیل زیست توده به هیدروژل هیبریدی دوست دار محیط زیست بوده است. هیدروژل های هیبریدی معمولا از کوپلیمرشدن پیوندی مونومرهای آکریلی روی پلیمر طبیعی یا زیست توده به دست می آیند. در این پژوهش، از زیست توده باگاس بدون نیاز به مرحله لیگنین زدایی (به عنوان مرحله ای پرهزینه و زمان بر) برای تبدیل به هیدروژل جاذب استفاده شد. زیست توده باگاس به عنوان منبع پلی ساکارید، به وسیله میکروژل های پلیمری برپایه مونومرهای آکریلی مانند آکریلیک اسید، آکریل آمید و 2-آکریل آمیدو-2-متیل پروپان سولفونیک اسید اصلاح شد که از فرایند پلیمرشدن امولسیونی وارون تهیه شدند. این فرایند سبب تبدیل زیست توده کم ارزش به هیدروژل ارزشمند نیمه سنتزی می شود. اثر نوع لاتکس، نسبت فاز آبی به آلی در لاتکس پلیمری، زمان و دمای واکنش اصلاح روی ظرفیت تورم هیدروژل هیبریدی بررسی شد. واکنش شیمیایی بین باگاس و لاتکس آکریلی با گرمادهی انجام شد که موجب به دست آمدن هیدروژل نیمه سنتزی با 60% جزء طبیعی و %40 جزء سنتزی شد. از لاتکس های استفاده شده با ساختار های مختلف، پلی(AA-NaAA-AM-AMPS) مناسب ترین لاتکس پلیمری برای تبدیل باگاس به هیدروژل است. باگاس اصلاح شده با این لاتکس دارای مقدار جذب آب تا 112g/g است، درحالی که مقدار جذب آب باگاس اصلاح نشده اولیه، فقط 3.6g/g است. هیدروژل های هیبریدی تولید شده با استفاده از روش های شناسایی مانند طیف سنجی زیرقرمز، آزمون گرمایی دینامیکی-مکانیکی، آزمون گرماوزن سنجی، میکروسکوپی الکترونی پویشی و اندازه گیری مقدار تورم بررسی و شناسایی شدند.
    کلیدواژگان: هیدروژل، پلیمرشدن امولسیونی وارون، زیست توده، پلیمرهای جاذب، باگاس
  • نسترن مصلح، فرهاد شریف* صفحات 469-477
    در این پژوهش، کامپوزیت های پلی آنیلین-گرافن اکسید، با روش اکسایش بدون استفاده ازعوامل اکسنده متداول با شکل شناسی های مختلف سنتز شدند. با تغییر نوع و غلظت محیط اسیدی دو شکل شناسی مختلف، شامل شکل شناسی های کرم مانند و پوسته پوسته به دست آمدند. شکل شناسی کامپوزیت ها با آزمون میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) بررسی شد. برای شناسایی بهتر، کامپوزیت ها در آزمون طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) و پراش پرتو X نیز قرار گرفتند. آزمون پراش پرتو X نشان داد، برخلاف کامپوزیت کرم مانند، در کامپوزیت پوسته پوسته، بلورینگی القایی رخ داده است و صفحه های گرافن اکسید نیز به خوبی از هم باز شده اند. برای بررسی خواص الکتروشیمیایی کامپوزیت ها، آزمون ولت سنجی چرخه ای (CV) و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) به کار گرفته شد. هدف از پژوهش حاضر، سنتز کامپوزیت های پلی آنیلین-گرافن اکسید و بررسی خواص الکتروشیمیایی آن ها بود. مشاهده شد، تنها کامپوزیت کرم مانند از نظر الکتروشیمیایی فعال است. همچنین، کامپوزیت مزبور به علت داشتن سطح فعال الکتروشیمیایی بیشتر، چگالی جریان بیشتری را در آزمون ولت سنجی چرخه ای نشان می دهد. نتایج حاصل از محاسبه درصد تبدیل نیز نشان داد، کامپوزیت ها، به طور کامل پلیمر نشدند و به همین علت خواص الکتروشیمیایی زیادی نشان نمی دهند. بنابراین کامپوزیت های سنتز شده، پیش پلیمرهای مناسبی هستند که می توان واکنش پلیمرشدن آن ها را با افزودن عوامل اکسنده متداول یا روش الکتروشیمیایی کامل کرد، تا افزون بر افزایش درصد تبدیل مونومر آنیلین، خواص کامپوزیت ها، به ویژه خواص الکتروشیمیایی آن ها، ارتقا یابد.
    کلیدواژگان: شکل شناسی، خواص الکتروشیمیایی، کامپوزیت، پلی آنیلین، گرافن اکسید
  • فاطمه عباسی، علیرضا شجاعی، صمد مومن بالله* صفحات 478-488
    آمیخته های پلی اولفین-پلی استیرن همانند اکثر آمیخته های پلیمری امتزاج ناپذیر هستند و اختلاط فیزیکی آن ها ساختاری دوفازی با سطح مشترک ضعیف را به وجود می آورد. در نتیجه این آمیخته ها خواص مکانیکی ضعیفی دارند. هدف اصلی این پژوهش، بررسی اثر نانو صفحه های گرافن ورقه ای شده (xGnP) روی سازگاری آمیخته های پلی پروپیلن- پلی استیرن (20/80PP/PS، ) بود که با ارزیابی و مطالعه رفتار رئولوژی، شکل شناسی، خواص مکانیکی و گرمایی انجام شد. نتایج رئومتری نشان داد، مقادیر مدول ذخیره و گرانروی مختلط آمیخته خالص با افزودن ذرات گرافن، به ویژه در بسامدهای کم، افزایش می یابد. دلیل این افزایش می تواند کاهش تحرک زنجیرهای نانوکامپوزیت، به علت درهم گیری زنجیرها با صفحه های گرافن باشد. بررسی ساختار فازی تمام آمیخته ها با میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) انجام شد. ریزنگارهای SEM از نانوکامپوزیت ها نشان داد، افزودن گرافن به آمیخته به کاهش ابعاد قطره های فاز پراکنده PS و نیز توزیع و پراکندگی بهتر آن در ماتریس PP منجر شده است. نتایج حاصل از خواص مکانیکی نشان داد، در نمونه های دارای گرافن مدول افزایش و ازدیاد طول تا پارگی کاهش می یابد. این آثار، به دلیل مشخصه های مکانیکی ذاتی و سختی نانوصفحه های گرافن با مدول بسیار زیاد و نیز ممانعت زیاد ذرات گرافن در برابر تحرک و گره خوردگی زنجیرهای پلیمری است. نمونه های حاوی ذرات گرافن، در مقایسه با آمیخته خالص قابلیت تبلور بیشتری نشان می دهد. این رفتار به اثر هسته گذاری نانو صفحه های گرافن نسبت داده شده است. افزون بر این، پایداری گرمایی آمیخته ها با افزایش مقدار گرافن بهبود یافت، زیرا نانوصفحه گرافن ورقه ای شده به عنوان عامل سازگارکننده موثر با رسانندگی گرمایی زیاد نیم رخ توزیع گرمای بسیار یکنواختی را فراهم می کند.
    کلیدواژگان: آمیخته پلیمری، نانوصفحه های گرافن، رئولوژی، شکل شناسی، خواص مکانیکی، تبلور
|
  • Fatemeh Askari, Mehrzad Mortazaei *, Mohammad Reza Pourhossaini, Sanaz Solimannia Pages 405-414
    In recent years, proton-exchange membranes as the main components of composite actuators have been paid special attention because of their important role in membrane technology. Polyvinyl alcohol was blended with sulfonated polyethersulfone in the presence of glutaraldehyde as crosslinking agent. The effect of the blend ratio and glutaraldehyde content on the ionic and mechanical properties of the blend was studied. For this purpose, polyethersulfone was sulfonated by chlorosulfonic acid. The sulfonated sample was blended with polyvinyl alcohol in different ratios, and in order to control the water uptake of polyvinyl alcohol, glutaraldehyde was added into the blend mixture. Degree of sulfonation of polyethersulfone measured by titration method was found to be 26%. By increasing the sulfonated polyethersulfone and glutaraldehyde contents, the water uptake of membranes indicated a decreasing trend with a minimum of 18%. The higher glutaraldehyde/polyvinyl alcohol (GA/PVA) ratio from 0.03 to 0.06 had not much effect on the ion exchange capacity but reduced its proton conductivity. With increasing the sulfonated polyethersulfone/polyvinyl alcohol (SPES/PVA) ratio, the sulfonic acid groups were increased, and therefore, the ion exchange capacity and proton conductivity were both increased to their maximum values of 0.62 meq/g and 2.63 mS/cm. Tensile test results showed that the blend containing 70% sulfonated polyethersulfone with the GA/PVA ratio of 0.06, had the maximum mechanical strength and young modulus of 30.86 and 104.18 MPa, respectively. Besides, each membrane showed a tougher behavior when the sulfonated polyethersulfone content was increased.
    Keywords: proton conductivity, polyvinyl alcohol, sulfonated polyethersulfone, crosslinking agent, water uptake
  • Mojdeh Reghat, Parvin Ehsani Namin, Hamed Azizi, Ismail Ghasemi *, Mohammad Karabi Pages 415-427
    The method by which a polymer structure develops during polymer processing has important effects on the quality of final product. Among the structural development methods, crystallization process is of the highest interest. In this study, isothermal crystallization behavior of poly(lactic acid) (PLA) and its nanocomposites with graphene was investigated under quiescent and shear conditions. Neat PLA and its noncomposites containing 0.5, 1, 2 and 3 wt% graphene were prepared via melt mixing method in an internal mixer. Structural analysis and crystallization behavior of the nanocomposites before and after applying shear stress were investigated by differential scanning calorimetric (DSC) analyses. The effect of shear rate, shear time and concentration of nano-graphene on the progress of crystallization process was studied at 135°C using rheometic method. The preshear rates of 0.1, 0.3, 0.5, 1.1 and 1.8 s-1 were applied at temperature of 200°C for 60 s. The increase of storage modulus indicated to the formation of crystalline structure. Results showed that by increasing nano-graphene content the storage modulus was rapidly reached its ultimate value and the induction time of crystallization was decreased. The crystallization process was enhanced by applying preshear stress, particularly in high concentration of nano-graphene platelets. Increasing the shear time to 300 and 600 s, the induction time was decreased. DSC analysis results showed that degree of crystallization increased after applying preshear stress.
    Keywords: poly(lactic acid), graphene, nanocomposite, shear, induced crystallization, rheology
  • Morteza Molaee, Ahmad Reza Bahramian *, Isa Ahmadi Pages 429-441
    Extensive use of polymer composite materials in many industries has created needs for theoretical modeling tools and the ability to predict the behavior of these materials, namely their fatigue life. Fatigue life is a complex course and depends on material properties, environmental and operational conditions and some other parameters. This work presents an analytical method, based on kinetic logics which are able to predict the lifetime fracture strength and fatigue behavior analysis of carbon fiber-reinforced epoxy composites. The kinetic strength analyzes the mechanical behavior of material based on its molecular properties. Ring-shaped composite samples were used for empirical study of the model. The rings were obtained from the pipes fabricated by the filament winding method. Samples were subjected to cyclic fatigue testing under different strain conditions and evaluated the changes in the structure of composites by FTIR analysis and TGA. The data obtained from the FTIR tests were evaluated in order to propose a theoretical model. The results obtained in this investigation showed that the kinetic models can be as an alternative to the classical mechanical models which usually require expensive testing procedures along with complex calculation tasks. The kinetic model presented here can be used only for the composite samples fabricated according to the procedure described in this study, because they fracture in the transverse direction caused by failure of the matrix. Therefore, prediction of the fatigue lifetime using the developed models only needs to achieve the bond energy and activated volume by performing a few simple tests.
    Keywords: fatigue life, composite, epoxy, carbon, fiber, kinetics of fracture strength, kinetic models
  • Elaheh Ghazizadeh, Shadi Hassanajili *, Mahmoudreza Hojjati Pages 443-454
    Hydrogen sulfide (H2S), a by-product often produced in petrochemical processes, is well known as a dangerous and highly toxic gas to living organisms. The smell of H2S concentration of higher than 100 ppm can cause severe biological condition. Therefore, the detection of this gas is a crucial issue. In this work, nanocomposite porous films of polyurethane/silver (PU/Ag) and poly(vinylchloride)/silver (PVC/Ag) consisting of 7 wt% nanoparticles were fabricated by phase inversion method and studied its qualitative detection capacity for H2S. The results indicated that after exposure to 50 ppm H2S, black points appeared on the surface of the test films within 10 min. However, the color completely disappeared when the films were left in the air for 20 min. Structural characteristics of the nanocomposites were studied by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffractometry (XRD) and thermal gravimetric analysis (TGA) to confirm possible interactions which may have formed between the polymers and nanoparticles. According to the results, Ag nanoparticles were well dispersed in PU and PVC matrices giving particle sizes of less than 62 and 76 nm, respectively. The observations revealed that two recommended nanocomposites (PU/Ag and PVC/Ag) could be used for detection of hydrogen sulfide at low level concentration. The response of Ag-embedded polymer films toward H2S vapour showed a better detection by PU/Ag compared to PVC/Ag. Therefore, the suggested silver nanoparticle-loaded PU and PVC sensor films are easily portable, simple to use and cost-less compared with other types of hydrogen sulfide sensors.
    Keywords: hydrogen sulfide, sensor, poly(vinyl chloride), polyurethane, silver nanoparticles
  • Farzaneh Amiri, Alireza Sabzevari, Kourosh Kabiri *, Hossein Bouhendi, Mohsen Siahkamari Pages 455-467
    In recent years, the main objective of developing new hydrogel systems has been to convert biomass into environmentally-friendly hydrogels. Hybrid hydrogels are usually prepared by graft copolymerization of acrylic monomers onto natural polymers or biomass. In this study, sugarcane bagasse was used to prepare semi-synthetic hybrid hydrogels without delignification, which is a costly and timeconsuming process. Sugarcane bagasse as a source of polysaccharide was modified using polymer microgels based on acrylic monomers such as acrylic acid, acrylamide and 2-acrylamido-2-methyl propane sulfonic acid which were prepared through inverse emulsion polymerization. By this process, biomass as a low-value by-product was converted into a valuable semi-synthetic hydrogel. In the following, the effect of latex type¸ the aqueous-to-organic phase ratio in the polymer latex, time and temperature of modification reaction on the swelling capacity of the hybrid hydrogel were evaluated. The chemical reaction between sugarcane bagasse and acrylic latex was carried out during heating of the modified bagasse which led to obtain a semisynthetic hydrogel with 60% natural components and 40% synthetic components. Among the latexes with different structures, poly(AA-NaAA-AM-AMPS) was the most suitable polymer latex for the conversion of biomass into hydrogel. The bagasse modified with this latex had a water absorption capacity up to 112 g/g, while the water absorption capacity of primary sugarcane bagasse was only equal to 3.6 g/g. The prepared polymer hydrogels were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA), thermal gravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM) and determination of the amount of swelling capacity.
    Keywords: hydrogel, inverse emulsion polymerization, biomass, absorbing polymer, bagasse
  • Nastaran Mosleh, Farhad Sharif * Pages 469-477
    Polyaniline/graphene oxide composites of different morphologies were synthesized by oxidation polymerization method without using conventional oxidants. By changing the type of acid (doping agent) and its concentration, two different morphologies including worm-like morphology and flaky- or scalelike morphology were obtained. Morphology of these composites was studied by scanning electron microscopy (SEM). In order to achieve a better characterization of the polyaniline/graphene oxide composite, they were also investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffractometry (XRD). XRD analysis showed that, unlike in worm-like composite, crystallization was induced in flaky- or scale-like composite and the graphene oxide sheets were well exfoliated. To study electrochemical properties of the composites, cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used. The synthesized polyaniline/graphene oxide composites were evaluated by measuring their electrochemical properties, and it was observed that only the worm-like composite was electrochemically active. The worm-like composite also showed a higher current density in the cyclic voltammetry test, due to its higher electrochemically active surface. Degree of conversion for composites was calculated and the kinetic data demonstrated that the composites were not polymerized completely, and therefore they did not show high electrochemical properties. The synthesized composites are suitable pre-polymers and their polymerization reaction can be completed by conventional oxidants, such as ammonium persulfate (APS) or by electrochemical method for high conversion of aniline monomer and improving the electrochemical properties of composite properties.
    Keywords: morphology, electrochemical properties, composite, polyaniline, graphene oxide
  • Fatemeh Abbasi, Alireza Shojaei, Samad Moemen Bellah* Pages 478-488
    Polyolefin/polystyrene blends, prepared by mechanical mixing, were immiscible blends having two-phase structure with weak interface. An improvement in compatibility of PP and PS led to their enhanced blend properties and applications. The aim of this study was to investigate the effect of exfoliated graphene nanoplatelets (xGnP) on the compatibility of PP/PS (80:20) blend by their rheological and mechanical behaviors. Samples of the blends were prepared using an internal mixer through simultaneous feeding of the components into the mixing chamber. The properties of blends were evaluated by rheometry, scanning electron microscopy (SEM), thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and mechanical tests. Rheological results showed that addition of xGnP, led to an increase in storage modulus and complex viscosity, especially at low frequencies, probably due to the confinement of polymer chain motions. SEM observations on the morphology of blends revealed that increasing the xGnP content obviously reduced the domain diameter of the dispersed PS phase, indicating a good compatibilizing effect for xGnP. The addition of xGnP into the PP/PS blend increased the tensile modulus and decreased the elongation-at-break, resulting from the rigidity and intrinsic mechanical characteristics of the grapheme nanoplatelets. Crystallinity of the samples also increased with higher xGnP content, which could be assigned to the nucleating effect of graphene platelets. Moreover, thermal stability of the blends were improved by increasing the xGnP level because xGnP as an efficient compatibilizing agent with high thermal conductivity provided a more uniform heat distribution profile.
    Keywords: polymer blend, graphene nanoplatelets, rheology, morphology, mechanical properties, crystallinity