فهرست مطالب

پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر - پیاپی 1 (پاییز 1396)
  • پیاپی 1 (پاییز 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/09/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مقاله پژوهشی
  • جمال اعلایی*، احسان الوند، محمود همتی، ولی احمد سجادیان صفحات 5-16
    جذب سامانه های پلیمری بر روی سنگ مخازن نفتی با تغییر ترشوندگی سطح، سبب بهبود بازیافت نفت و کاهش تولید آب ناخواسته می شود. در پژوهش حاضر، رفتار جذب سامانه های رقیق پلیمری بر پایه پلی اکریل آمید سولفونه بر روی سطح ذرات شیشه (به عنوان نمادی از سطح مخازن ماسه سنگی) و همچنین تاثیر این پدیده بر تغییر خواص سطحی این ذرات بررسی شد. نتایج آزمون های انجام شده نشان داد که سامانه های شبکه ای شده پلی اکریل آمید سولفونه رقیق، نسبت به محلول پلی اکریل آمید سولفونه، جذب کمتری بر روی سطح شیشه دارند. همچنین آزمون های زاویه تماس نیز نشان داد که تاثیر سامانه های شبکه ای شده بر تغییر خواص سطحی ذرات شیشه کمتر از محلول پلی اکریل آمید سولفونه است. علاوه بر این، مشخص شد که مدل هم دمای جذب لانگمویر (Langmuir Isotherm) بهتر از مدل فرندلیش (Freundlich Isotherm) با داده های آزمایشگاهی جذب سامانه های تهیه شده تطابق دارد. همچنین بررسی ترمودینامیک جذب نشان داد که جذب این سامانه ها بر روی سطح شیشه فرایندی خودبه خودی و گرمازا است.
    کلیدواژگان: پلی اکریل آمید، جذب استاتیک، ترمودینامیک، زاویه تماس، بازیافت نفت
  • مهدی منصور شریف لو، آزاده غایی*، بهروز سادات نیا، زهرا منصورپور صفحات 17-30
    فرایند همودیالیز به منظور تصفیه خون بیمارانی که مبتلا به نارسایی کلیه هستند، مورد استفاده قرار می گیرد. غشاهای همودیالیز معمولا از پلی اترسولفون هستند که در کنار مزایای ویژه، آب‏گریزی آن سبب کاهش شدید زیست‏سازگاری غشای مورد استفاده می‏شود. در اثر تماس خون با غشاهای همودیالیز پلی‏اترسولفون، پروتئین‏های خون جذب سطح غشا شده و با تشکیل یک لایه پروتئینی سبب بروز مشکلاتی نظیر چسبندگی پلاکت‏ها و انعقاد سلول‏های خون می‏شود. امروزه با استفاده از روش‏های اصلاحی، آب دوستی و زیست‏سازگاری غشاهای پلی‏اترسولفونی را افزایش می‏دهند. در این تحقیق به منظور بهبود آب دوستی و جلوگیری از گرفتگی غشاهای پلی اترسولفون از کوپلیمر سه بلوکی دوگانه‏دوست پلورونیک اف- 127 به صورت پلی‏اتیلن اکسید- پلی‏پروپیلن اکسید- پلی‏اتیلن اکسید به عنوان افزودنی در ساخت غشا استفاده شده است. در این کوپلیمر جزء آب گریز پلی‏پروپیلن اکسید باعث چسبندگی پلورونیک به زمینه پلی‏اترسولفونی شده و جزء آب دوست پلی‏اتیلن اکسید سبب آب دوستی غشا می‏شوند. به منظور بررسی وجود یا عدم وجود پلورونیک اف-127 در غشاهای ساخته شده، آزمون طیف‏سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه مورد استفاده قرار گرفت. همچنین برای بررسی عملکرد غشاها به منظور دست یابی به بهترین درصد پلورونیک اف-127، این غشاها تحت آزمون زاویه تماس با آب، استحکام مکانیکی و آزمایش‏های صافش قرار گرفتند. برای بررسی ریزساختار غشاها نیز از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش پلورونیک اف-127 اندازه حفرات غشا افزایش و زاویه تماس کاهش یافته و در نتیجه شار عبوری غشا تا L/m2h554 افزایش می یابد. خواص مکانیکی غشاها با افزودن پلورونیک اف-127 به زمینه غشا با افت شدید مواجه می شود. نسبت بازیابی شار غشاهای پلی‏اترسولفون/پلورونیک اف-127 نسبت به غشاهای پلی اترسولفون خالص تا %12 افزایش داشته است.
    کلیدواژگان: پلی اترسولفون، پلورونیک اف-127، ریزساختار، آب دوستی، گرفتگی
  • زهرا طالبی مزرعه شاهی*، نگار حبیبی، علی زادهوش صفحات 31-38
    در سال های اخیر، تهیه سازه های لیفی ایروژلی منعطف، مستحکم و دوست دار محیط زیست، مورد توجه محققان قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، سازه لیفی جدید سیلیکاایروژل/الیاف بازالت برای اولین بار با استفاده از الیاف بازالت و نانوساختار سیلیکاایروژل بر اساس فرآیند سل-ژل دومرحله ای و روش خشک کردن در فشار محیط و با غوطه ورسازی لایه ی الیاف بازالت در سل سیلیکا تهیه شد. ذرات نانوساختار سیلیکاایروژل با استفاده از آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی میدان وسیع (FE-SEM) و جذب و واجذب نیتروژن، شناسایی و گروه های شیمیایی، خواص آب گریزی و زبری سطح الیاف بازالت و سازه با استفاده از آزمون های مختلف شامل آزمون طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، زاویه تماس و زبری سطح بررسی شد. نتایج نشان دادکه ذرات نانوساختار سیلیکاایروژل حاصل، چگالی g/cm3 34/0، تخلخل 85% و سطح مخصوص m2/g 750 دارند. اندازه حفرات در محدوده 2-22 نانومتر بوده و میانگین آن ها 5/1±7 نانومتر است. بررسی ریخت شناسی الیاف و سازه حاصل نشان داد که تشکیل ذرات نانوساختار سیلیکاایروژل و پوشش آن ها بر سطح الیاف بازالت در اثر فرایند سنتز سل-ژل به طور موثری صورت گرفته و منجر به ایجاد خواص آب گریزی شدید در الیاف بازالت آب دوست شده است. به طوری که زاویه تماس الیاف بازالت با آب از 0 درجه به 114 درجه در سازه حاصل افزایش پیدا کرد. همچنین زبری سطح الیاف بازالت در اثر پوشش دهی با سیلیکاایروژل، به میزان قابل ملاحظه ای افزایش یافته و افزایش حجم سل در تهیه سازه حاصل منجر به پوشش دهی بیشتر سطح الیاف بازالت با ذرات سیلیکاایروژل شده و بنابراین افزایش زبری سطح الیاف از 6/3 به 11 میکرومتر را درپی داشت.
    کلیدواژگان: الیاف بازالت، سیلیکاایروژل، سازه لیفی ایروژلی، آب گریزی، زبری سطح
  • سید محمدرضا پرن*، قاسم نادری، میرحمیدرضا قریشی صفحات 39-48
    واشرهای حلقه ای مقاوم به روغن های هیدرولیک بر پایه لاستیک آکریلونیتریل بوتادین(NBR) تقویت شده با نانورس(Nanoclay) مطابق با استاندارد هوایی Aerospace Material Specification (AMS) 7272 تولید شدند. تولید نانوکامپوزیت ها شامل مراحل آمیزه سازی و تهیه نانوکامپوزیت با خواص بهینه از نظر حداقل مقدار دوده مورد مصرف، حداقل مقدار نانورس، بالاترین خواص مکانیکی مطابق با استاندارد مذکور، سپس طراحی و ساخت قالب و در نهایت تولید صنعتی آن است. در مرحله آمیزه سازی، نانوکامپوزیت برپایه لاستیک و نانورس از نظر خواص مکانیکی و ریخت شناسی با استفاده از عامل سازگارکننده رزورسینول و هگزامتیلن تترامین و استفاده از روش پیمانه اصلی(Master batch) برای اختلاط، بهینه شد. به منظور بررسی تاثیر عامل سازگارکننده و شرایط اختلاط از روش های شناسایی تحلیل اشعه ایکس، منحنی های پخت و آزمون های خواص مکانیکی استفاده شد. نتایج تحلیل اشعه ایکس نشان دادند که عامل سازگارکننده با استفاده از برهم کنش با زمینه لاستیکی و ذرات نانورس موجب تسهیل نفوذ زنجیرهای لاستیک در میان صفحات سیلیکاتی شده و پراکنش آن ها را در فاز زمینه بهتر می کند. نتایج پخت نانوکامپوزیت نشان داد که افزودن نانورس به لاستیک اکریلونیتریل بوتادین موجب کاهش زمان برشتگی و افزایش سرعت پخت می شود. همچنین نتایج نشان داد که عامل سازگارکننده به دلیل بهبود پراکنش نانورس در زمینه لاستیکی موجب کاهش بیشتر در زمان برشتگی و افزایش سرعت پخت لاستیک می شود. در نتیجه نانوکامپوزیت های حاوی سازگارکننده نسبت به نانوکامپوزیت های مشابه معمولی، استحکام مکانیکی بالاتر، به ویژه در ازدیاد طول های بالا نشان می دهند.
    کلیدواژگان: اورینگ های هیدرولیک، نانوکامپوزیت، آکریلونیتریل بوتادین، نانورس، عامل سازگار کننده
  • الناز اسمی زاده*، علی وحیدی فر، احسان رستمی، سعید نوری خراسانی، منصور قیومی، حسین علی خنکدار صفحات 49-60
    در این پژوهش، اسفنج های سلول بسته لاستیک NR با درصد های مختلف دوده توسط روش تک مرحله ای و با استفاده از قالب گیری فشاری تولید شده، ریخت شناسی، خواص فیزیکی و مکانیکی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. چگالی اسفنج های تولید شده در این پژوهش مستقل از درصد دوده به دست آمد که از مزایای تولید اسفنج به روش یک مرحله ای بوده و بر خلاف نتایج سایر مطالعات گزارش شده است. مطالعه رفتار پخت آمیزه اسفنج ها نشان داد که افزایش دوده از مقدار 0 تا phr30 باعث افزایش مقدار پخت از mol/cm35-10 ×5/6 به mol/cm3 5-10×3/8، افزایش سرعت پخت از (/min%) 1/16 به (/min%) 2/23، کاهش زمان پخت از 2/9 به 8/5 دقیقه و هم چنین افزایش گشتاور نهایی از 8/5 بهNm 4/10 شد. نتایج مطالعه ریز ساختار اسفنج ها با استفاده از میکروسکوپ نوری روبشی (SEM) نشان داد که دوده به عنوان عامل هسته گذار عمل کرده و چگالی سلولی را از N/cm38به N/cm3140 افزایش داده است. هم چنین باعث کاهش اندازه سلول ها از μm579 به μm255 شده است. افزایش درصد دوده در اسفنج تولید شده، باعث کاهش اندازه سلول ها و هم چنین افزایش خواص ماتریس لاستیکی شد. این امر به افزایش مدول و سختی اسفنج به ترتیب به میزان MPa 8/0 و shore A 40 منجر شد. رفتار جذب و انعکاس امواج صدا نشان داد که اسفنج های لاستیکی بیش از %90 امواج صدا را منعکس کرده و حدود %10 امواج را جذب می کنند.
    کلیدواژگان: فوم سلول بسته، لاستیک طبیعی، دوده، آزودی کربن آمید، مورفولوژی
  • الهام یاراحمدی، خدیجه دیده بان، میثم شعبانیان، محمدرضا صائب * صفحات 61-70
    در این پژوهش، پوشش هاینانوکامپوزیتی برپایه اپوکسیحاوی نانو صفحات اصلاح نشده اکسیدگرافن و اکسیدگرافن اصلاح شده با نشاسته تهیه و به کمک طیف سنجی مادون قرمز شناسایی شده و رفتار شبکه ای شدن آن هابا استفاده از داده های آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی غیر هم دما مطالعه شده است. این نانوکامپوزیت ها، به دلیل دارا بودننانوذرات صفحه ای و منشا آلی، می توانند به عنوان پوششسطح فلزات در صنایع مختلف استفاده شوند.دلیل استفاده از نشاسته، طبیعی بودن آن و نیز فراوانی گروه های هیدروکسیل در ساختار آن است که می توانند با حلقه اپوکسی وارد واکنش پخت یا شبکه ای شدن شوند. سامانه های اپوکسی خالص دارای عامل پخت آمینی و نیز سامانه های کامپوزیتی حاوی رزین اپوکسی، عامل پخت آمینی و نانوصفحات اکسیدگرافن اصلاح نشده یااصلاح شده با نشاسته در نرخ های حرارتی مختلف پخت شده اند تا رفتار حرارتی آن ها به دست آید. تغییر نرخ گرمایش در آزمون مذکور سبب تغییر دمای آغاز و دمای اوج منحنی های گرمازا شده و گرمای واکنش نیز به تبع آن تغییر می کند. مشاهده شد که حضور نانوصفحات اکسیدگرافن، واکنش های شبکه ای شدن را به تاخیر می اندازد. حال آنکه اصلاح سطحی آن ها با پلیمر طبیعی نشاسته از طریق نقش کاتالیزوری، این میزان تاخیر را جبران نموده و چگالی شبکه ای شدن سامانه بالا می رود.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت اپوکسی، نشاسته، واکنش های شبکه ای شدن، گرماسنجی روبشی تفاضلی
|
  • Jamal Aalaie *, Ehsan Alvand, Mahmood Hemmati, Valiahmad Sajjadian Pages 5-16
    The adsorption of polymeric systems onto reservoir rock through altering the wettability of rock surface improves oil recovery and reduces the unwanted water production. . In this study, the adsorption behavior of dilute polymeric systems based on sulfonated polyacrylamide on the glass particles surfaces (representative of sandstone reservoirs) was investigated and the effect of this phenomenon on changing their surface properties was examined. Results show that crosslinked polymeric samples have lower adsorption on glassy surface comparing with uncrosslinked sulfonated polyacrylamide solution. Furthermore, the contact angle tests results showed that crosslinked samples change the surface property of glass particle less than sulfonated polyacrylamide solution. In addition the Langmuir isotherm model fitted the isotherm data better than the Freundlich model for these dilute polymeric systems. Furthermore, study of the thermodynamic of adsorption showed that their adsorption behavior on glassy surfaces is a spontaneous and exothermic process.
    Keywords: Polyacrylamide, Static adsorption, Thermodynamic, Contact angle, oil recovery
  • Mehdi Mansour Sharifloo, Azadeh Ghaee *, Behrouz Sadatnia, Zahra Mansourpour Pages 17-30
    Hemodialysis is a process of purifying the blood of a person whose kidneys are not working normally. Polyethersulfone membrane has the most application in blood purification because of its unique features, but its hydrophobic nature results in poor biocompatibility. When PES-based membranes are contacted with blood, proteins tend to adsorb onto the polymer surface, and this protein layer causes any adverse effects such as the coagulation of blood cells and platelet adhesion. The biocompatibility of pristine PES membrane can be improved by different modification methods. The aim of this research is to improve polyethersulfone (PES) membrane hydrophilicity and antifouling properties by adding pluronic F-127, poly(ethylene oxide)−poly(propylene oxide)−poly(ethylene oxide) (PEO-PPO-PEO) block copolymer, to the dope solution. In this regard, PPO hydrophobic molecules are bound to PES chains due to hydrophobic–hydrophobic interactions, and membrane hydrophilicity would be improved because of hydrophilic PEO segments. To investigate the effect of adding pluronic F-127 on membrane performance, water contact angle, mechanical properties and filtration tests were carried out. Membranes morphology were characterized by SEM microscopy. Results showed that the addition of pluronic F-127 to the polymeric solution caused permeate flux increase up to 554 L/m2h due to membrane pore size growth and contact angle decrease. Moreover, addition of pluronic F-127 caused a decrease in the tensile strength of the PES/Pluronic F-127 membranes. PES/Pluronic F-127 membranes have improved fouling resistance compared to the pristine membrane.
    Keywords: Polyethersulfone, Pluronic F-127, Morphology, Hydrophilicity, Fouling
  • Zahra Talebi *, Negar Habibi, Ali Zadhoush Pages 31-38
    Recently, flexible and environmental-friendly aerogel blankets have attracted considerable attention. In this work, the novel silica aerogel/basalt blanket was prepared using basalt fibers via a two-step sol-gel process followed by an ambient drying method and immersing the basalt fiber layer into silica sol. The silica aerogel particles were characterized by FTIR, FE-SEM and nitrogen adsorption analysis. The morphology, hydrophobic properties and surface roughness of neat basalt fiber and its aerogel blanket were also investigated. The density if 0.34 g/cm3, the porosity of 85%, mean pore size of 7±1.5 nm and the surface area of 750 m2/g for the nanostructured silica aerogel particles are obtained. The formation of nanostructured silica aerogel particles on the surface of basalt fibers in the sol-gel process were efficiently occurred leading to a strong hydrophobicity the blanket samples (contact angle of 114°) compared to the hydrophilic neat basalt fibers. The surface roughness of basalt fiber in the blanket samples was increased due to the fiber surface coating with silica aerogel particles. Increasing the sol volume in the synthesis process increased the basalt surface roughness from 3.6μ to 11μ.
    Keywords: Basalt fiber, Silica aerogel, Aerogel blanket, Hydrophobicity, Surface roughness
  • Seyed Mohammad Reza Paran *, Ghasem Naderi, Mir Hamidreza Ghoreishy Pages 39-48
    Oil resistant o-rings on the basis of acrylonitrile butadiene rubber (NBR) reinforced by nanoclay were produced via a traditional industrial method in accordance with aviation standard, AMS 7272. The production of nanocomposites comprised the compounding of nanocomposite with optimum mechanical properties and minimum contents of used carbon black and nanoclay, design and manufacturing of the required mold and finally compression molding of the oring. Mechanical and morphological properties of NBR/nanoclay compounds were optimized by introduction of proper contents of a compatibilizer containing a mixture of resorcinol and hexamethylene tetramine through using a master batch production method. The prepared nanocomposites were characterized using X-ray diffraction (XRD) analysis, curing measurements and tensile test analysis. The XRD analysis showed that the compatibilizer facilitates the intercalation of nanoclay silicate layers with the rubber chains which leads to the increase of their basal spacing. The cure characteristics of the nanocomposites showed a decrease of scorch time and increase the cure rate index with the nanoclay loadings. Furthermore, the minimum scorch time and maximum cure rate index could be achieved through using the appropriate content of compatibilizer. The results exhibit that the nanocomposites containing the compatibilizer have higher mechanical properties especially at higher deformations compared to the corresponding uncompatibilized nanocomposites
    Keywords: Hydraulic o-rings, nanocomposites, acrylonitrile butadiene, nanoclay, compatibilizer
  • Elnaz Esmizadeh*, Ali Vahidifar, Ehsan Rostami, Saeid Nouri Khorasani, Mansour Ghayoumi, Hossein Ali Khonakdar Pages 49-60
    In this research, closed-cell natural rubber foams were produced using a single-step compression molding. The effect of carbon black content on morphology, physical and mechanical properties of the foams were examined. Results showed that in this methodology, the foam density was independent of reinforcement percentage, which is a unique characteristic of single-step foams that contrasts with other previous observations. The study of curing behavior of foam compounds showed that the carbon black increasing from 0 to 30 phr increased the crosslink density (CLD) from 6.5 to 8.3*10-5 mol/cm3, the cure rate from 16.1 to 23.2 (%/min) and the ultimate torque from 5.8 to 10.4 Nm, while, reduced curing time from 9.2 to 5.8 min. The scanning electron microscope (SEM) results showed that the reinforcement acted as a nucleation agent increasing the cell density from 8 N/cm3 to 140 N/cm3 and reducing the cell size from 579µm to 255µm. The increase of reinforcing content in the produced foams reduced the cells size and enhanced the properties of the rubber matrix. Accordingly, the modulus and hardness of the foams were increased by 0.8MPa and 40 shore A, respectively. Results of sound absorption and reflection showed that the rubber foam reflects the sound waves more than 90% and absorbs waves about 10%.
    Keywords: Closed cell foam, NR rubber, Carbon black, Azodicarbonamide (ADC), Morphology
  • Elham Yarahmadi, Khadijeh Didehban Afshord, Meisam Shabanian, Mohammad Reza Saeb* Pages 61-70
    In this research,nanocomposite coatings based on epoxy containing pristine graphene oxide and starch-modified graphene oxide are prepared and characterized by Fourier transfer infrared spectroscopy, andtheir crosslinking behavior is studied using nonisothermal differential scanning calorimetry.These nanocomposites, because of having platelet-like nanomaterials inside and their organic origin, can be applied as coating on metal surface in diverse industries.The reason behind using starch was its natural basis and abundance of hydroxyl groups in its structure which can take part in crosslinking reaction with epoxide. Neat epoxy systems having amine curing agent, and nanocomposites containing epoxy, amine curing agent, andpristine or starch-modified graphene oxide nanosheets were cure at different heating rates to assess their curing behavior. Change in hearing rate of test caused change in onset and peak temperature of the exotherm curves and consequently heat of reaction changed. It was observed that the presence of the graphene oxide nanosheets hindered the crosslinking reactions, while surface modification of them with starch natural polymer compensated for such a hindrance via catalytic role of starch, and increased crosslink density of system.
    Keywords: Epoxy nanocomposite, Starch, Crosslinking reactions, differential scanning calorimetry