فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی‌ام شماره 2 (پیاپی 148، خرداد و تیر 1396)
  • سال سی‌ام شماره 2 (پیاپی 148، خرداد و تیر 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/04/22
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مجتبی بزرگ، مهدی عبداللهی*، محمدعلی سمسارزاده صفحات 95-104
    اثر ید مولکولی بر وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی پلی استیرن تولید شده در پلیمرشدن رادیکالی استیرن بررسی شد. پلیمرشدن رادیکالی استیرن شروع شده با آغازگر 2،׳2-آزوبیس(ایزوبوتیرونیتریل) (AIBN) در دمای 70 درجه سلسیوس و در مجاورت مولکول ید انجام شد. از آزمون های رنگ نگاری ژل تراوایی (GPC) و طیف بینی رزونانس مغناطیسی پروتون (1H NMR) برای شناسایی پلیمرها استفاده شد. نتایج این آزمون ها شامل تبدیل واکنش، وزن مولکولی متوسط و توزیع وزن مولکولی با نتایج به دست آمده برای پلیمرشدن رادیکالی استیرن شروع شده با آغازگر AIBN در دمای مشابه، در غیاب مولکول های ید مقایسه شد. نتایج نشان داد، ید اثر بسزایی بر وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی پلیمر نهایی سنتز شده دارد و به خوبی قابلیت کنترل پلیمرشدن را با سازوکار پلیمرشدن رادیکالی انتقال ید معکوس دارد و به تولید پلیمری با وزن مولکولی l10600g/molو توزیع وزن مولکولی 1.3 منجر شود. با توجه به اهمیت دوره القا در پلیمرشدن رادیکالی انتقال ید معکوس، دوره القا با افزایش دما تا 120 درجه بسیار کوتاه تر شد و گونه های تشکیل شده طی این دوره به کنترل بهتر وزن مولکولی منجر شدند. همچنین، با توجه به اینکه مولکول های ید در ابتدا به عنوان بازدارنده رادیکالی عمل می کنند، نقش وجود بازدارنده رادیکالی 4-ترشیوبوتیل کتکول در کنار مولکول های ید در پلیمرشدن رادیکالی استیرن شروع شده با آغازگر AIBN بررسی شد. مشاهده شد، وجود بازدارنده رادیکالی، مانع از مصرف مولکول های ید به وسیله رادیکال های حاصل از تجزیه آغازگر شیمیایی و تشکیل آلکیل هالید طی دوره القا می شود.
    کلیدواژگان: پلیمرشدن رادیکالی، استیرن، بازدارنده، پلیمرشدن کنترل شده، پلیمرشدن انتقال ید معکوس
  • بهاره رضوی، نوید رمضانیان *، سعید احمدجو صفحات 105-114
    رزین اپوکسی دارای خواص مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی و گرمایی مطلوب است و در برابر خزش مقاومت نشان می دهد. با وجود این خواص، رزین اپوکسی پخت شده شکننده است و مقاومت ضربه کمی دارد. در این مطالعه به منظور رفع این مشکلات، از پلیمر گرمانرم پلی سولفون و نانوصفحه های گرافن به عنوان افزودنی تقویت کننده برای بهبود انعطاف پذیری پوشش اپوکسی استفاده شد. بنابراین، اثر افزودن درصدهای مختلف پلی سولفون (5/0، 1، 5/2 و 5%) و نانوصفحه های گرافن (%5/0) روی خواص رزین اپوکسی به وسیله آزمون های گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC)، استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه و آزمون تعیین درصد ژل بررسی شد. نتایج نشان داد، استحکام کششی رزین اپوکسی با افزودن پلی سولفون افزایش یافته است و از سوی دیگر نانوصفحه های گرافن انعطاف پذیری نمونه دارای %1 پلی سولفون را بهبود داده است. مطالعه خواص گرمایی نمونه های پخت شده با آزمون DSC تغییر دمای انتقال شیشه ای ماتریس اپوکسی را بر اثر واردشدن پلی سولفون نشان می دهد. همچنین، با افزایش نانوذرات گرافن به آمیزه دارای پلی سولفون، مدول کاهش یافت که به دلیل کاهش درصد شبکه ای شدن است. آزمون مقاومت در برابر ضربه نشان داد، نمونه دارای %1 وزنی پلی سولفون و %5/0 گرافن دارای بیشترین استحکام و مقاومت ضربه است. رزین های تهیه شده از این نوع آمیزه های رزین اپوکسی می تواند در تهیه انواع پوشش های انعطاف پذیر و مقاوم در برابر خوردگی استفاده شود.
    کلیدواژگان: پلی سولفون، انعطاف پذیری، رزین اپوکسی، نانوصفحه های گرافن، شبکه های پلیمری
  • مریم ازوجی، محمد رضوی نوری، امیرمسعود رضادوست* صفحات 115-126
    امروزه فناوری های نوین ساخت به روش بر هم افزا مانند لایه گذاری هم جوش در حوزه های مختلف صنعت نظیر مدل سازی، ماشین سازی، صنایع هوافضا و نیز علوم پزشکی به نحو چشمگیری در حال گسترش است، که علت آن را می توان قابلیت این روش در ساخت قطعه های کاربردی با هندسه های پیچیده در مدت زمان کوتاه تر و با هزینه کمتر نسبت به روش های متداول دانست. از این رو، شناخت متغیرهای موثر بر فرایند لایه گذاری هم جوش با توجه به اثر انکارناپذیر آن ها در کیفیت قطعات پلیمری ساخته شده، حائز اهمیت است. در این مقاله، اثر متغیرهای فراورش مانند ضخامت لایه ها، زاویه رشته نشانی و صفحه چاپ بر خواص کششی و زبری نمونه های ساخته شده از پلی لاکتیک اسید به روش لایه گذاری هم جوش، ارزیابی شده است. نتایج حاکی از آن است که در شرایط انتخاب شده برای چاپ، با کاهش ضخامت لایه ها، استحکام و تا حدی مدول کششی افزایش پیدا می کند. بیشترین مقدار استحکام و مدول کششی برای نمونه هایی به دست می آید که زاویه رشته نشانی آن ها صفر درجه بوده و در صفحه XYZ به ضخامت لایه mm 05/0 چاپ شده باشند. مطالعات میکروسکوپی نشان داد، در ضخامت های کم، لایه های پلیمری به هم جوش خورده و مرز بین لایه ای از بین می رود. اما، در ضخامت های زیاد، فضاهای خالی زیادی میان لایه ها به وجود می آید که باعث تمرکز تنش شده و در نهایت سبب کاهش استحکام قطعه چاپ شده می شوند. همچنین، نتایج زبری سنجی از سطح نمونه ها نشان داد، با افزایش ضخامت لایه ها، زبری سطح نیز افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: چاپ سه بعدی، پارامترهای فراورش FDM، ضخامت لایه، زاویه رشته نشانی، صفحه چاپ
  • سیما احمدی شولی، میترا توکلی* صفحات 127-137
    در این پژوهش، نانوکامپوزیت های برپایه آمیخته لاستیکی SBR/ENR50با ترکیب درصد 50/50 دارای 5 و 10phr نانوخاک رس (کلویزیت15A) و نیز دو نوع تقویت کننده نانوخاک رس و20phr دوده با روش اختلاط مذاب تهیه شدند. آمیخته های لاستیکی به وسیله فرایند پرتو الکترونی در دوزهای پرتودهی 50 و 100kGy شبکه ای شدند. برای مقایسه، نمونه مرجع با 35phr دوده در سامانه پخت گوگردی معمولی تهیه شد. مقدار ژل شدن نمونه ها با اندازه گیری کسر ژلی مشخص شد. نتایج نشان داد، نمونه دارای 5phr نانوخاک رس و20phr دوده دارای بیشترین مقدار کسر ژلی است. خواص دینامیکی- مکانیکی شامل مدول ذخیره، مدول اتلاف و ضریب اتلاف نمونه ها با استفاده از آزمون دینامیکی- مکانیکی (DMA) ارزیابی شد. نتایج نشان داد، گرچه پراکنش مناسب در نمونه دارای 10phr نانوخاک رس و20phr دوده وجود دارد. اما، کاهش بیشینه ضریب اتلاف در نمونه دارای 5phr نانوخاک رس و20phr دوده در دوز پرتودهی 100kGy نسبت به نمونه مرجع مشهود است. در حالی که مدول ذخیره نمونه مرجع از این نمونه بیشتر است. خواص مکانیکی مانند استحکام کششی، تنش در ازدیاد طول های 200،100 و %300 و درصد ازدیاد طول نمونه ها با استفاده از دستگاه کشش ارزیابی شد. نتایج خواص مکانیکی شامل افزایش استحکام کششی و تنش در ازدیاد طول های مختلف در نمونه دارای 5phr نانوخاک رس و 20phr دوده نسبت به نمونه مرجع نتایج پیشین را تایید کرد. در تصاویر SEM مربوط به نمونه های دارای دو پرکننده دوده و نانوخاک رس در دوز پرتودهی 100kGy زبری سطح بیشتری مشاهده شد.
    کلیدواژگان: لاستیک طبیعی اپوکسید شده، لاستیک استیرن بوتادی ان، دوده، نانوخاک رس، پرتو الکترونی
  • میرحمید رضا قریشی*، فرود عباسی سورکی صفحات 139-149
    در کار حاضر، انتقال گرما در آمیزه های لاستیکی مصرفی در رویه تایرهای سواری مطالعه شده است. سه مجموعه پنج تایی آمیزه ساخته شد که در آن ها از دو نوع کائوچوی SBR امولسیونی و محلولی (با و بدون روغن اضافی) و پنج ترکیب درصد دوده-سیلیکای اصلاح شده استفاده شد. برای مقایسه، سه آمیزه مرجع بدون استفاده از هیچ نوع پرکننده ای ساخته شدند. ضریب نفوذ گرمایی با روشی جدید تعیین شد که برپایه حل وارون مسئله انتقال گرما به کمک نرم افزار های Abaqus و Isight قرار دارد. نشان داده شد، در تمام نمونه های دارای پرکننده وابستگی شدید ضریب نفوذ گرمایی به دما وجود دارد. در توجیه این مطلب سه پدیده وجود دارد که عبارت از افزایش فواصل بین مولکولی و انرژی لرزشی در اثر افزایش دما و اختلاف بین ضریب نفوذ گرمایی پلیمر و پرکننده است. به همین دلیل تغییرات در ریز و درشت ساختار کائوچوی SBR و نسبت دوده به سیلیکا اثر قابل ملاحظه ای بر چگونگی این تغییرات دارد. به عنوان مثال، کاهش تعداد نقاط انتهایی در کائوچوی SBR محلولی موجب کم شدن اثر کاهش فواصل بین مولکولی می شود. به همین دلیل، آمیزه های برپایه این نوع کائوچو در مقادیر کم سیلیکا کاهش کمتری را در ضریب نفوذ گرمایی با افزایش دما نسبت به آمیزه های برپایه کائوچوی امولسیونی نشان می دهند. با افزایش سیلیکا و ایجاد اتصالات عرضی شیمیایی بین زنجیر های پلیمر و پرکننده نیز پدیده مشابهی رخ می دهد و اثر انرژی لرزشی بیشتر می شود. روغن نیز به عنوان ماده کوچک مولکول با حرکت بین زنجیرها موجب تسهیل در انتقال گرما و افزایش موقت ضریب نفوذ گرمایی در محدوده 60 تا 80 درجه سلسیوس می شود.
    کلیدواژگان: انتقال گرما، ضریب نفوذ گرمایی، اجزای محدود، SBR، BR
  • مهرداد اعظمیان جزی، سید آرش حدادی، احمد رمضانی سعادت آبادی *، فریبا اعظمیان صفحات 151-161
    در این پژوهش، اثر نانوذرات سیلیکای کلوئیدی بر خواص مکانیکی، گرمایی و رئولوژی پلی وینیل استات تولیدی به وسیله پلیمرشدن امولسیونی درجا ارزیابی شد. بدین منظور، لاتکس پلی وینیل استات دارای %1.5 نانوذرات سیلیکای کلوئیدی ساخته و نتایج با نمونه بدون نانوذرات مقایسه شد. برای بررسی اثر نانوذرات بر استحکام برشی پلی وینیل استات خالص و اصلاح شده از آزمون کشش استفاده شد. اثر نانوذرات بر دمای انتقال شیشه ای، پایداری گرمایی و مقدار زغال گذاری پلی وینیل استات خالص و نانوکامپوزیت آن به ترتیب با استفاده از آزمون های گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) و گرما وزن سنجی (TGA) بررسی شد. رفتار رئولوژی پلی وینیل استات خالص و کامپوزیت آن با استفاده از طیف سنج مکانیکی رئومتری (RMS) مطالعه شد. در نهایت، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پویشی گسیل میدانی (FE-SEM) مجهز به تجزیه عنصری (EDX) ریزساختارها و تجزیه عنصری نانوکامپوزیت ساخته شده، مطالعه شد. نتایج نشان داد، افزودن %1.5 نانوذرات سیلیکا به پلی وینیل استات سبب بهبود استحکام برشی تا %11می شود. همچنین، دمای انتقال شیشه ای به دلیل افزایش حجم آزاد میان زنجیرها با افزودن نانوذرات، حدود °1 افزایش یافت. نتایج آزمون TGA نشان داد، مقدار زغال گذاری نانوکامپوزیت در مقایسه با پلیمر خالص در دمای 800 درجه 3.8% یشتر شده است که حاکی از بهبود پایداری گرمایی پلی وینیل استات با وجود نانوذرات سیلیکای کلوئیدی است. نتایج آزمون RMS نشان دهنده رفتار رقیق شونده برشی در لاتکس های تولیدی بودند. همچنین، تصاویر حاصل از آزمونFE-SEM-EDX ، توزیع یکنواخت نانوذرات را در سطح ماتریس پلی وینیل استات نشان دادند.
    کلیدواژگان: پلی وینیل استات، لاتکس، سیلیکای کلوئیدی، پلیمرشدن امولسیونی، طیف سنجی مکانیکی رئومتری
  • آزاده سیفی، احمدرضا بهرامیان*، علیرضا شریف صفحات 163-176
    در سال های اخیر، ایروژل های کربنی توجه ویژه ای را به خود اختصاص داده اند. این دسته مواد برپایه کربن در دمای نسبتا کم (حدود 400 درجه سلسیوس) در معرض اکسیژن اکسید می شوند. توسعه های انجام شده در زمینه فناوری ذخیره انرژی، لزوم بررسی رفتار ایروژل های کربنی در دماهای زیاد را به عنوان انتخابی برای این سامانه ها آشکار می کند. هدف این مقاله، تحلیل سینتیکی اکسایش ایروژل کربنی با روش سینتیکی غیرپارامتری (non-paramertic kinetic،NPK) است. بدین منظور، از داده های به دست آمده از آزمون های گرما وزن سنجی در سه سرعت گرمادهی مختلف برای سه نمونه ایروژل با نانوساختار متفاوت استفاده شد. روش تحلیل سینتیکی NPK از این لحاظ که امکان تعیین و جداسازی تابعیت سرعت واکنش به دما و درجه تبدیل را با استفاده مستقیم از داده های تجربی فراهم می کند، بر سایر روش های سینتیکی مانند روش های هم درجه (isoconversional) ارجح است. در این روش تابعیت سرعت واکنش اکسایش به درجه تبدیل به بهترین شکل توسط مدل Nomen-Semppere بیان می شود. همچنین، تابعیت دمایی ثابت سرعت از معاله آرنیوس، همان طور در روش های هم درجه مفروض است، پیروی نکرده و مدل Vogel-Fulcher بیشترین تطبیق را با داده های تجربی نشان می دهد. دمای مرجع به دست آمده از تطبیق داده ها با این مدل برابر با دمای شروع فرایند اکسایش ایروژل کربنی است. مشاهده شد، فرض تابعیت آرنیوسی ثابت سرعت از دما در روش های هم درجه به برآورد انرژی فعال سازی در مقادیری بیشتر (حداکثر 160kJ/mol) و بسیار متفاوت از مقدار پیش بینی شده آن با معادله Vogel-Fulcher (حداکثر 3.5kJ/mol) منجر می شود.
    کلیدواژگان: اکسایش گرمایی، ایروژل کربنی، مدل NPK، نانوساختار، سینتیک اکسایش
|
  • Mojtaba Bozorg, Mahdi Abdollahi *, Mohammad Ali Semsarzadeh Pages 95-104
    The presence of molecular iodine was studied in relation the molecular weight and molecular weight distribution of polystyrene, produced by radical poly merization. Radical polymerization of styrene initiated by 2, 2׳-azobisisobutyronitrile (AIBN) was performed at 70°C in the presence of molecular iodine. The synthesized polymers were characterized by gel permeation chromatography (GPC) and proton- nuclear magnetic resonance (1H NMR) techniques. The results of these reactions including conversion data, number-average molecular weight and molecular weight distribution were compared with those obtained for styrene radical polymerization initiated by AIBN at the same temperature in the absence of molecular iodine. It was found that the presence of iodine had a profound effect on the molecular weight and its distribution in the produced polystyrene. This was attributed to the ability of iodine to control the polymerization of styrene initiated by AIBN via reverse iodine transfer polymerization (RITP) mechanism. The polymer produced by this method had a molecular weight of 10600 g/mol with a molecular weight polydispersity index of 1. 3. Due to the importance of induction period in reverse iodine transfer radical polymerization, increasing the temperature to 120°C during the induction period resulted in shorter induction periods and the produced species led to better control of the molecular weight. Also, due to the role of iodine molecules as a radical inhibitor, the presence of a secondary radical inhibitor, i. e. 4-tert-butylcatechol, along with the iodine was investigated in radical polymerization of polystyrene initiated by AIBN. It was observed that the secondary radical inhibitor prevented the consumption of the iodine molecules by the radicals produced from decomposition of the AIBN initiator; therefore, alkyl halides were not produced during the induction period.
    Keywords: radical polymerization, styrene, inhibitor, controlled polymerization, reverse iodine transfer polymerization
  • Bahareh Razavi, Navid Ramezanian *, Saeed Ahmadjo Pages 105-114
    Epoxy resin has remarkable properties including excellent mechanical and electrical properties, thermal and chemical stability, and resistance to creep. On the other side, these resins are brittle with low resistance toward crack initiation and its growth. In order to solve this problem, thermoplastic polysulfone and graphene nanosheets have been used as filler for improving the flexibility of epoxy coatings. The effect of adding different amounts (1, 0.5, 2.5, 5 wt%) of polysulfone and 0.5 wt% of graphene nanosheets on the epoxy properties was investigated by thermal analysis (DSC), tensile strength, impact resistance and determining the gel content of samples. The results showed that the tensile strength of epoxy resin increased by adding polysulfone, and the graphene nanosheets could improve flexibility of the sample containing 1 wt% polysulfone. The study of thermal properties of cured samples by means of DSC analysis showed that the addition of polysulfone into the epoxy network resulted in changing the glass transition (Tg) of the resin. With incorporation of graphene nanosheets into the polymer matrix, the modulus decreased due to the reduction in number of crosslinks. The study in impact resistance of the samples showed that those containing 1 wt% polysulfone and 0.5 wt% graphene displayed high strength and impact resistance. These types of compounds can be used in flexible and anticorrosion coatings.
    Keywords: polysulfone, flexibility, epoxy resin, graphene nanosheets, polymer networks
  • Maryam Ezoji, Mohammad Razavi-Nouri, Amir Masoud Rezadoust * Pages 115-126
    Nowadays, making use of additive manufacturing (AM) processes such as fused deposition modeling (FDM), in different areas, such as car manufacturing, biomedical and aerospace industries is gaining popularity worldwide because of their capacities in producing functional parts with complex geometries. Therefore, it is very important to identify the significance of FDM processing parameters which would have an impact on the quality of articles produced by the processing system. In this work, poly(lactic acid) was used to study the effects of processing parameters such as layer thickness, raster angle and printing plane on the tensile properties and surface roughness of the printed specimens. The results showed that the tensile strength of a specimen increased by reducing its layer thickness. However, the elastic modulus values increased with decreasing the layer thickness to some extent. Moreover, when the layer thickness was kept constant at 0.05 mm and 3D-printing was carried out in XYZ plane, the maximum modulus and tensile strength were obtained for the raster angle of 0˚. Microscopic studies showed that in low layer thickness, the polymeric layers diffused properly into each other and no voids were formed between the layers. However, with a thickness above its critical value, a few voids were formed between the layers which played as a stress concentrator and decreased the tensile strength of the specimens. The results also showed that the surface roughness increased with increasing the layer thickness.
    Keywords: 3D-print, FDM processing parameters, layer thickness, raster angle, printing plane
  • Sima Ahmadi-Shooli, Mitra Tavakoli * Pages 127-137
    Nanocomposites based on an SBR/ENR50 rubber blend with the blend ratio of 50/50 using Cloisite 15A nanoclay (5 and 10 phr)) and carbon black (20 phr) were prepared by melt mixing process. The rubber compounds were crosslinked by electron beam irradiation process at 50 and 100 kGy doses. A reference sample containing carbon black at 35 phr was prepared using a conventional sulphur curing system. The gel content of the samples was specified using gel fraction measurement. The results showed the maximum gel content for the sample having 5 phr nanoclay and 20 phr carbon black. The dynamic mechanical properties, including the storage modulus, loss modulus, and loss factor, of the nanocomposites were evaluated using dynamic mechanical analysis (DMA) tests. The results indicated that, in spite of a well dispersed nanoclay in samples containing 10 phr nanoclay and 20 phr carbon black, a minimum loss factor was observed in the sample containing 5 phr nanoclay and 20 phr carbon black at 100 kGy. On the other hand, the storage modulus of the reference sample was found to be higher than that of the sample with 5 phr nanoclay and 20 phr carbon black. The mechanical properties, including the tensile strength, stress at 100%, 200%, and 300% elongation and the percentage of elongation were measured by a tensile machine. The results showed an increase in tensile strength and the stress at different elongations for a sample with 5 phr nanoclay and 20 phr carbon black compared to the reference sample. In the corresponding SEM images of the samples having nanoclay and carbon black irradiated at 100 kGy a significantly higher surface roughness was observed.
    Keywords: epoxidized natural rubber, styrene butadiene rubber, carbon black, nanoclay, electron beam
  • Mir Hamid Reza Ghoreishy *, Foroud Abbassi-Sourki Pages 139-149
    This research work is devoted to the study of the thermal diffusivity of SBR/BR compounds used as the tread of radial tires. Three series of rubber compounds were prepared, in which two solution SBR grades (with and without extra oil) as well as an emulsion SBR were selected. Five compounds with different CB/silica ratios were designed for each of the three series. Moreover, three compounds without fillers were prepared as reference samples. Thermal diffusivities of the compounds were determined by a novel technique to solve an inverse heat transfer problem. Abaqus and Isight codes were used to carry out the finite element solution and optimization. It is shown that, in all the compounds the thermal diffusivities were reduced with increasing the temperature. In addition, the macro- and micro- structures of SBR as well as the CB/silica ratios greatly affected the variations in thermal diffusivities with temperature. The thermal diffusivity and its variabilities were studied and discussed by different structural and functional parameters such as intermolecular distance, molecular vibrational energy, difference between the thermal diffusivities of the polymer and filler, and the chemical bonds between the polymer and silica.
    Keywords: heat transfer, thermal diffusivity, optimization, finite element method, SBR, BR
  • Mehrdad Azamian Jazi, Seyyed Arash Haddadi, Ahmad Ramazani Saadat Abadi *, Fariba Azamian Pages 151-161
    Effect of colloidal nanosilica (SiO2) on the mechanical, thermal and rheological properties of poly(vinyl acetate) synthesized by in situ emulsion polymerization method was investigated. For this purpose, a poly(vinyl acetate) latex containing 1.5 wt% colloidal silica nanoparticles was produced and the results were compared with of a blank sample. The effect of nanoparticles on the shear strength of a blank and modified poly(vinyl acetate) was characterized by tensile test. The effect of nanoparticles on glass transition temperature (Tg), thermal stability and char yield of pristine poly(vinyl acetate) and its nanocomposite was evaluated by differential scanning calorimetric (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA), respectively. The rheological behavior of the products was studied by rheometric mechanical spectrometry (RMS). Eventually, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) coupled with elemental mapping of X-ray spectroscopy (EDX) was used to study the morphology and elemental analysis of the nanocomposite. The results showed that the shear strength was improved by 11% with increasing 1.5 wt% colloidal silica nanoparticles into poly(vinyl acetate). Besides, with the addition of silica nanoparticles, Tg increased approximately 1°C due to creating more free volume between the polymer chains. The TGA results showed that the nanocomposite char yield increased by 3.8% at 800°C in comparison with the blank polymer char yield, suggesting a thermal stability improvement in the presence of colloidal silica nanoparticles as a result of molecular interactions. The results of RMS revealed the shear thinning behavior of the latexes. The FE-SEM-EDX results showed a uniform dispersion of nanoparticles throughout the poly(vinyl acetate) matrix.
    Keywords: poly(vinyl acetate), latex, colloidal silica, emulsion polymerization, rheometric mechanical spectrometry
  • Azadeh Seifi, Ahmad Reza Bahramian *, Alireza Sharif Pages 163-176
    In recent years, much attention has been paid to aerogel materials (especially carbon aerogels) due to their potential uses in energy-related applications, such as thermal energy storage and thermal protection systems. These open cell carbon-based porous materials (carbon aerogels) can strongly react with oxygen at relatively low temperatures (~ 400°C). Therefore, it is necessary to evaluate the thermal performance of carbon aerogels in view of their energy-related applications at high temperatures and under thermal oxidation conditions. The objective of this paper is to study theoretically and experimentally the oxidation reaction kinetics of carbon aerogel using the non-parametric kinetic (NPK) as a powerful method. For this purpose, a non-isothermal thermogravimetric analysis, at three different heating rates, was performed on three samples each with its specific pore structure, density and specific surface area. The most significant feature of this method, in comparison with the model-free isoconversional methods, is its ability to separate the functionality of the reaction rate with the degree of conversion and temperature by the direct use of thermogravimetric data. Using this method, it was observed that the Nomen-Sempere model could provide the best fit to the data, while the temperature dependence of the rate constant was best explained by a Vogel-Fulcher relationship, where the reference temperature was the onset temperature of oxidation. Moreover, it was found from the results of this work that the assumption of the Arrhenius relation for the temperature dependence of the rate constant led to over-estimation of the apparent activation energy (up to 160 kJ/mol) that was considerably different from the values (up to 3.5 kJ/mol) predicted by the Vogel-Fulcher relationship in isoconversional methods
    Keywords: thermal oxidation, carbon aerogel, non-parametric kinetic model, nanostructure, oxidation kinetics