فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی و دوم شماره 4 (پیاپی 162، مهر و آبان 1398)
  • سال سی و دوم شماره 4 (پیاپی 162، مهر و آبان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/08/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مینا عباسی پور، رامین خواجوی*، علی اکبر یوسفی، محمد اسماعیل یزدانشناس، فرهاد رزاقیان صفحات 283-301
    امروزه تامین انرژی الکتریکی از انرژی های تجدیدپذیر مانند انرژی مکانیکی، گرمایی و خورشیدی گسترش یافته است. مواد پیزوالکتریک از مناسب ترین گزینه ها برای تامین انرژی الکتریکی از انرژی مکانیکی موجود در طبیعت مانند نیروی مکانیکی، ارتعاش و حرکات بدن انسان است. کاربرد برداشت کننده های پیزوالکتریک به منظور تامین انرژی الکتریکی در قطعات الکترونیکی خودشارژشونده یا حسگرهای بی سیم با توان کم برای حذف باطری یا کابل است. در واقع، خاصیت پیزوالکتریک خاصیتی از موادی ویژه است که قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و برعکس را فراهم می کند. خاصیت پیزوالکتریک ابتدا در سرامیک ها کشف شد. اما به دلیل نیاز به مواد پیزوالکتریک با سطح بزرگ و انعطاف پذیری زیاد در بسیاری از کاربردها و نیز قیمت نسبتا ارزان و فناوری تولید ساده پلیمرها در مقایسه با سرامیک ها، پلیمرها به طور گسترده به کار گرفته شدند. پلی (وینیلیدن فلوئورید) (PVDF)، پلیمری نیمه بلوری با خواص فروالکتریک و پیزوالکتریک است و پنج شکل بلوری دارد. فاز β، قطبی است و به دلیل بیشترین ممان دوقطبی و قطبش دائمی خاصیت پیرو و پیزوالکتریک نشان می دهد. در این مقاله، ابتدا PVDF معرفی و سپس روش های مختلف برای تعیین و اندازه گیری فازهای مختلف آن مرور شده است. در نهایت، روش های مختلف از جمله کشش مکانیکی، فشار زیاد، سردکردن مذاب، استفاده از حلال های قطبی، قطبش زیر کشش و میدان الکتریکی قوی، آمیخته سازی با پلیمرها و الکتروریسی و اثر افزودن انواع مواد افزودنی مانند نانولوله کربن، خاک رس، فلزات و نمک های فلزی و سرامیک ها بر افزایش فاز قطبی β بحث و بررسی شده است.
    کلیدواژگان: پلی (وینیلیدن فلوئورید)، پیزوالکتریک، فاز β، برداشتگر انرژی
  • حسن کشاورز میرزامحمدی، سعید طالبی*، مصطفی رضایی، امین حیدری صفحات 303-315
    فرضیه

    تولید پلی اتیلن با وزن مولکولی نسبتا زیاد، خواص بهبودیافته و فرایندپذیری قابل قبول تاکنون هدف بسیاری از پژوهش ها بوده است. در پلیمرشدن دوغابی، تثبیت کاتالیزگر های همگن متالوسن بر پایه هایی با ابعاد نانو افزون بر بهبود خواص مکانیکی و گرمایی محصول می تواند موجب کنترل شکل شناسی و توزیع مناسب اندازه ذره شود. سطح ویژه ذرات پایه می تواند از عوامل اثرگذار بر فرایند تثبیت کاتالیزگر و خواص محصول باشد. هدف اصلی این پژوهش، تولید نانوکامپوزیت پلی اتیلن-نانوسیلیکا بدون گره خوردگی با روش پلیمرشدن درجا بود.

    روش ها

    کاتالیزگر متالوسن زیرکونوسن دی کلرید (Cp2ZrCl2) روی ذرات اصلاح سطحی شده نانو سیلیکای دودی تثبیت شد. از سه نوع نانوسیلیکای دودی با سطح ویژه 50، 200 و 380m2/g استفاده شد. ابتدا روی سطح نانوذرات سیلیکای اصلاح گرمایی شده، با استفاده از کمک کاتالیزگر متیل آلومینوکسان اصلاح شیمیایی انجام شد. سپس، با افزودن کاتالیزگر Cp2ZrCl2 به سامانه، واکنش تثبیت و فعال سازی کاتالیزگر به طور هم زمان انجام شد. در نهایت، پلیمرشدن اتیلن با استفاده از کاتالیزگر تهیه شده در فشار جو و دمای 30 درجه سلسیوس  انجام شد.

    یافته ها

    مقدار بیشینه بازده پلیمرشدن، مربوط به کاتالیزگر ناهمگن شده روی نانوسیلیکا با سطح ویژه  200m2/g بود. نتایج کشش پذیری در حالت جامد و افزایش تدریجی مدول در آزمون رئومتری پویش زمان نشان داد، پلی اتیلن سنتزشده دارای گره خوردگی کم است. کاهش غلظت و تراکم سطحی مراکز فعال روی کاتالیزگر ناهمگن شده موجب کاهش مقدار گره خوردگی زنجیرهای پلیمری شد. نتایج آزمون کشش، بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت تولیدشده نسبت به پلی اتیلن خالص را نشان داد که می تواند حاکی از توزیع مناسب نانوذرات سیلیکا در ماتریس پلی اتیلن باشد و تصاویر SEM نیز این موضوع را تایید کرد.

    کلیدواژگان: پلی اتیلن، کاتالیزگر متالوسن، تثبیت، حالت بدون گره خوردگی، نانوسیلیکای دودی
  • ایمان ناطقی بروجنی، غلامحسین لیاقت*، حامد احمدی صفحات 317-326
    فرضیه

    مواد و سازه های جاذب انرژی در حفاظت از جان انسان ها کاربردهای زیادی دارند، از این رو، علاقه مندی به کشف مواد جدید کاربردی در این زمینه افزایش یافته است. اسفنج های پلی یورتان در انواع جاذب های انرژی استفاده می شوند. در این مطالعه، خواص مکانیکی اسفنج پلی یورتان بر پایه متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات (MDI) تقویت شده با زنجیرافزای پنتان دی ال بررسی شده است.

    روش ها

    اسفنج ها با روش اختلاط مستقیم واکنش دهنده ها تهیه شده و برای بررسی خواص فشاری و کششی، نمونه های استاندارد تهیه شدند. نمونه ها با افزودن دو مقدار 5 و %10 پنتان دی ال به ترکیب ثابت پلی یورتان ساخته شدند. سپس، آزمون های فشار و کشش شبه ایستا انجام و نتایج گزارش شده است. ریزساختار اسفنج با میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) بررسی شد.

    یافته ها

    مقایسه نتایج نشان داد، با وجود تقویت استحکام فشاری اسفنج های پلی یورتان با افزودن برخی از سایر زنجیرافزاها، خواص فشاری اسفنج های پلی یورتان بررسی شده در پژوهش پیش رو، شامل استحکام و انرژی جذب شده با افزدونی پنتان دی ال تغییر محسوسی نکرد. اما مدول کشسانی و مدول ناحیه نیرو ثابت (ناحیه مسطح) آن به شدت افزایش یافت. انرژی ویژه جذب شده اسفنج نیز با افزودن 5 و %10پنتان دی ال به ترتیب 11.7 و %12.6افزایش یافت. نتایج آزمون های کشش نیز حساسیت شدیدی نسبت به افزودن پنتان دی ال نشان داد. به طوری که با افزودن %10 پنتان دی ال، استحکام، کرنش شکست و چقرمگی اسفنج به ترتیب 37.9، 57.1 و %137.5 زیاد شد. مدول کشسانی کششی نمونه ها نیز با افزودن %10 پنتان دی ال، %6.9 افزایش یافت. همچنین نتایج نشان داد، ماده با افزودن 5،1-پنتان دی ال سلول های کوچک تر و ساختار یکنواخت تری نشان داد.

    کلیدواژگان: اسفنج پلی یورتان، خواص مکانیکی، شبه ایستا، پنتان دی ال، زنجیرافزا
  • سامال بابان زاده*، شهرام مهدی پور عطایی صفحات 327-337
    فرضیه

    پلی آمیدهای آروماتیک دسته مهمی از پلیمرهای کارآمد و مقاوم گرمایی به شمار می آیند. مهم ترین مسئله در به کارگیری این پلیمرها مشکل بودن فراورش است که از دمای ذوب و دمای انتقال شیشه ای زیاد و ماهیت حل نا پذیری آن ها در اغلب حلال های آلی بی پروتون ناشی می شود. مشکل اصلی پلیمرهای مقاوم گرمایی، حفظ پایداری گرمایی و هم زمان افزایش حل پذیری آن هاست که با طراحی و سنتز مونومرهای جدید می توان بر آن غلبه کرد.

    روش ها

    ابتدا، بیس(4-اکسی بنزوئیک اسید)-5،1-آنتراکینون (DA1) و بیس(3-اکسی بنزوئیک اسید)-5،1-آنتراکینون (DA2) به ترتیب از راه واکنش های جانشینی هسته دوست 4-هیدروکسی بنزوئیک اسید و 3-هیدروکسی بنزوئیک اسید با 5،1- دی کلروآنتراکینون سنتز شدند. در مرحله بعد، روش Yamazaki برای سنتز پلی آمیدهای نوین از واکنش پلیمرشدن تراکمی دی اسیدهای به دست آمده با دی آمین های آروماتیک متفاوت از جمله اکسی دی آنیلین (ODA)، پارافنیلن دی آمین (PPDA)، 6،2-دی آمینوپیریدین (DAP)، 5،1- دی آمینونفتالین (DAN) و دی آمینودی فنیل متان (DADPM) در مجاورت تری فنیل فسفیت (TPP) و پیریدین به عنوان معرف فعال کننده و N-متیل-2-پیرولیدون به عنوان حلال به کار گرفته شد.

    یافته ها

    ساختار مونومرها و پلیمرهای تهیه شده با روش های مختلف طیف نمایی شناسایی شد. خواص فیزیکی و گرمایی پلیمرهای جدید نظیر پایداری و رفتار گرمایی، حل پذیری، گرانروی و جذب فرابنفش مطالعه و رابطه ساختار-خواص آن ها بررسی شد. پلیمرهای تهیه شده در محدوده 370-344 نانومتر جذب UV نشان دادند. واردکردن ترکیب حجیم و آروماتیک آنتراکینونی به زنجیر اصلی پلیمر موجب شد تا در مجموع پلیمرها از پایداری گرمایی زیاد و حل پذیری بهبودیافته ای در حلال های قطبی بی پروتون برخوردار باشند.

    کلیدواژگان: پلی آمید آروماتیک، پلیمرشدن تراکمی، پایداری گرمایی، حل پذیری، جاذب UV
  • فرید جعفری، سید مصطفی حسینی، مهدی رزاقی کاشانی*، محمدرضا پورحسینی صفحات 339-348
    فرضیه

    پودر پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) به دلیل داشتن انرژی سطحی کم موجب کاهش اصطکاک  در کامپوزیت لاستیک نیتریل (NBR) می شود. از طرفی، PTTE به دلیل پایداری شیمیایی سبب بهبود بیشتر مقاومت کامپوزیت در برابر حلال های نفتی می شود. همچنین به علت داشتن پایداری گرمایی، بهبود مقاومت گرمایی آمیزه لاستیکی را به دنبال دارد. با وجود این، پراکنش ذرات PTFE در ماتریس لاستیکی محدود است و موجب کاهش خواص مکانیکی می شود.

    روش ها

    از پرکننده نوع پودر PTFE پرتودهی شده برای ایجاد برهم کنش های مطلوب تر پلیمر پرکننده و بهبود پراکنش لاستیک استفاده شد. نمونه ها به خوبی با اختلاط مذاب ساخته و ارزیابی شدند.

    یافته ها

    توزیع و پراکنش ذرات پودر PTFE پرتودهی شده در نمونه های پرشده مناسب بود. پودر PTFE پرتودهی شده، ولکانش گوگردی آمیزه های لاستیک نیتریل تقویت شده با دوده را به خطر نینداخت، بلکه سبب بهبود مدول یانگ و سختی نمونه ها شد. بدین ترتیب برخلاف مراجع، پودر PTFE پرتودهی شده احتمالا از راه اثرگذاری بر کاهش سطح انرژی آمیزه های لاستیکی باعث کاهش چشمگیر ضریب اصطکاک و بهبود خواص تریبولوژیکی شد. به طوری که با افزودن 20phr روانساز، با وجود کاهش %5-4 استحکام مکانیکی، کاهش حدود %40 ضریب اصطکاک در شرایط آزمون حاصل شد. برای خواص پیرشدگی، تغییر کمی در استحکام شکست پس از قرارگیری در شرایط حلالی و البته کاهش بسیار کم آن در شرایط پیرشدگی گرمایی برای آمیزه ها به دست آمد. برای کامپوزیت دارای  20phr از PTFE حدود %7 کاهش استحکام و کرنش در پارگی پس از پیرشدگی گرمایی و حدود %8.5 بهبود پس از پیرشدگی حلالی دیده شد.

    کلیدواژگان: لاستیک نیتریل، اصطکاک، روانسازی، پلی تترافلوئورواتیلن پرتودهی شده، دوده
  • یاسمین خسروی، شادی حسن آجیلی*، محمدحسین مسلمین، معصومه طباطبایی صفحات 349-365
    فرضیه

    در سال های اخیر با توجه به کاهش منابع انرژی در دسترس، پیشرفت های شایان توجهی در زمینه مطالعه پیل های سوختی و به ویژه سلول های دارای متانول به عنوان منابع تامین انرژی حاصل شده است. غشای الکترولیتی از اجزای مهم سلول های سوختی به شمار می آید که نقش انتقال پروتون و به دام انداختن متانول را ایفا می کند. غشای الکترولیتی باید پایداری شیمیایی و الکتروشیمیایی و نیز مقاومت مکانیکی زیادی را در شرایط عملیاتی داشته باشد. همچنین، رسانندگی پروتون زیاد برای عملکرد بهتر غشای پیل سوختی لازم است.

    روش ها

    در این پژوهش، غشاهای جدید نانوکامپوزیتی به عنوان الکترولیت برای کاربرد در سلول های سوختی تهیه شدند. بدین منظور، دو نوع غشا شامل پلی اترسولفون سولفون دارشده (SPES) و آمیخته آن با پلی یورتان (PU) به عنوان غشاهای پایه انتخاب شدند. ابتدا، پلی اتر سولفون با استفاده از سولفونیک اسید، سولفون دار و با PU و(SPES/PU) آمیخته شد. سپس، نانوذرات سیلیکا با درصد های وزنی متفاوت (3، 5 و %8 وزنی) به غشای آمیخته ای (SPES/PU/SiO2) اضافه شدند. خواص غشاهای  تهیه شده با آزمون های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پراش پرتو X، گرماوزن سنجی، جذب آب و متانول، اندازه گیری رسانندگی پروتون و میکروسکوپی الکترونی پویشی بررسی شد

    یافته ها

    نتایج توزیع مناسب PU را در غشاهای تهیه شده نشان داد که دلیل آن تشکیل پیوندهای هیدروژنی میان گروه های قطبی SPES و PU بوده است. از این رو، رسانندگی غشاهای آمیخته ای با سازوکار افزایش قطبیت نسبت به نمونه های خالص بدون افزایش شدید در جذب آب و متانول، %74 افزایش یافت. همچنین، افزودن نانوذرات سیلیکا به غشای آمیخته ای SEPS/PU و تهیه غشای نانوکامپوزیتی SPES/PU/SiO2، موجب تشکیل پیوند کووالانسی میان این ذرات با گروه های سولفونیک اسید در SPES، پیوند هیدروژنی با گروه های قطبی در SPES و PU و نیز چسبندگی بیشتر میان فازها شد. در نتیجه، شکل شناسی غشای نانوکامپوزیتی با سازوکار کاهش حفره ها و فضاهای خالی اصلاح شد. در نهایت، رسانندگی غشای نانوکامپوزیتی نسبت به نمونه خالص SPES فقط با 11 و %8 افزایش به ترتیب در جذب آب و متانول، %53.13 افزایش یافت.

    کلیدواژگان: غشا، پیل سوختی، پلی اتر سولفون سولفون دارشده، پلی یورتان، نانوذرات سیلیکا
|
  • Mina Abasipour, Ramin Khajavi *, Ali Akbar Yousefi, Mohammad Ismail Yazdanshenas, Farhad Razaghian Pages 283-301
    Recently, the supply of electrical energy from sustainable and renewable energies such as mechanical, thermal and solar energy has been expanded. Piezoelectric materials are one of the best alternatives for supplying electrical energy from the mechanical energy available in nature such as mechanical force, vibration and human body movements. The applications for piezoelectric energy harvester include low power electronics or wireless sensing at relatively lower power levels (nW to mW) with an aim to reduce a reliance on batteries or electrical power through cables and realize fully autonomous and self-powered systems. In fact, the piezoelectric property is the property of a special material that enables the conversion of mechanical energy into electrical energy and vice versa. Piezoelectric property was discovered in ceramics for the first time. However, because of the need to piezoelectric materials with large surfaces and high flexibility in many applications, and the relatively low price and simple manufacturing technology of polymers in comparison with ceramics, polymers are used extensively. Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) is a semicrystalline polymer with ferroelectric and piezoelectric properties. It has five distinctive configurations. β-phase is a polar phase showing significant piezoelectricity and pyroelectricity due to the highest dipolar moment and spontaneous polarization. In this review, PVDF polymer is introduced and then the different strategies for identification and quantification of PVDF phases are summarized. Finally, various methods including stretching, high pressure, ultra-fast cooling, melt quenching, using polar solvents, poling, copolymerization, polymer blending, electrospinning and filler addition such as carbon nanotube, clay, metals and metal salts, ceramics and etc., have been discussed for β-phase enhancement.
    Keywords: poly(vinylidene fluoride), piezoelectric, pyroelectric, β phase, energy harvesting
  • Hasan Keshavarz Mirza Mohamadi, Saeid Talebi *, Mostafa Rezaei, Amin Heidari Pages 303-315
    Hypothesis

    Production of polyethylene (PE) of a relatively high molecular weight with improved properties and acceptable processability has been allocated to many research efforts. In the slurry polymerization, immobilization of homogeneous metallocene catalyst on a nano-sized support leads to improved mechanical and thermal properties in addition to controlled morphology and appropriate particle size distribution of product. Specific surface area of support particles can be an effective parameter affecting the immobilization process of catalyst and product properties. In this research the main purpose was to produce PE/nanosilica nanocomposite, using an in-situ polymerization technique, in a disentangled state.

    Methods

    A metallocene catalyst, such as zirconocene dichloride (Cp2ZrCl2), was immobilized on the surface of modified nano-fumed silica particles. Three grades of nano-fumed silica having specific surface areas of 380, 200 and 50 m2/g were used. First the surface of thermally pretreated nanosilica was chemically modified using methylaluminoxane. Then, by adding the catalyst, Cp2ZrCl2, immobilization reaction and activation of the catalyst were performed simultaneously. Finally ethylene polymerization was conducted using the prepared catalyst under the atmospheric pressure of monomer at 30°C.

    Findings

    The maximum polymerization yield was related to the heterogenized catalyst on nanosilica with a specific surface area of 200 m2/g. The results of solid state drawability and buildup of modulus in time sweep rheometry exhibited that the synthesized polyethylene is in the less entangled state. Reducing the concentration and density of the active sites on the heterogenized catalyst resulted in the reduced number of chain entanglements. Tensile test results showed that nanocomposite samples possess better mechanical properties compared to the pure polyethylene, an indication of appropriate distribution of silica nanoparticles into the polyethylene matrix which was evidenced using SEM images.

    Keywords: polyethylene, metallocene catalyst, immobilization, disentangled state, nano-fumed silica
  • Iman Nategh Boroujeni, Gholamhossein Liaghat *, Hamed Ahmadi Pages 317-326
    Hypothesis

    Energy-absorbing materials and structures have many uses, especially in protecting human lives. As a result, interest in discovering the applied new materials have increased. Polyurethane foams are used in a variety of energy absorbers. In this study, the mechanical properties of a pentanediol-reinforced methylene diphenyl diiscocyanate (MDI) polyurethane foam have been investigated.

    Methods

    Foams were prepared by direct mixing of the reactants. Standard samples have been developed to study the compressive and tensile properties. The specimens were made by adding 5 and 10% pentanediol to a same polyurethane compound. Quasi-static strength and compression tests have been performed and the results have been reported. The microstructure of the foam has been investigated using scanning electron microscopy (SEM).

    Findings

    Comparison of the results showed that, despite the strengthening of the compressive strength of the polyurethane foams by adding some other chain-extenders, the compressive properties of polyurethane foams, including the strength and absorbed energy with the pentanediol as an additive, are not significantly altered, but the elastic modulus and plateau modulus increased significantly. The specific absorbed energy of foam is also increased by adding 5 and 10 percent pentanediol to 11.7% and 12.6%, respectively. The results of tensile tests also showed a high sensitivity to the addition of pentanediol. With addition of 10% pentanediol, strength, fracture strain and foam toughness increased by 37.9%, 57.1% and 137.5%, respectively. The elastic modulus of the tensile samples was also increased by 6.9% in adding 10% pentanediol. Also, the results showed that the substance exhibited smaller cells and a more uniform structure by adding 1,5-pentane diol.

    Keywords: polyurethane foam, mechanical properties, quasi-static, pentanediol chain-extender
  • Samal Babanzadeh *, Shahram Mehdipour Ataei Pages 327-337
    Hypothesis

    Aromatic polyamides are well known as a main group of high performance and heat-resistant polymers. One of the drawbacks to utilize these polymers is the difficulty in processing due to their insoluble nature in aprotic organic solvents in addition to their high melting point or glass transition temperature. One way of overcoming the main problem of heat-resistant polymers - i.e., enhancing solubility without too much scarifying of the thermal stability is designing new monomers.

    Methods

    Firstly, bis(4-oxybenzoic acid)-1,5-anthraquinone (DA1) and bis(3-oxybenzoic acid)-1,5-anthraquinone (DA2) were prepared through aromatic nucleophilic substitution reaction of 4-hydroxybenzoic acid and 3-hydroxybenzoic acid with 1,5-dichloro anthraquinone, respectively. In the next step, the Yamazaki method was applied for synthesis of novel polyamides by polycondensation reaction of the obtained new diacids with commercial aromatic diamines such as oxydianiline (ODA), p-phenylene diamine (PPDA), 2,6-diaminopyridine (DAP), and diaminodiphenyl methane (DADPM) in presence of triphenylphosphite and pyridine as the activating agents and N-methyl-2-pyrolidone (NMP) as a solvent.

    Findings

    The structures of prepared novel monomers and polymers were characterized using different spectroscopy methods. The thermal and physical properties of novel polymers such as thermal stability and behavior, solubility, viscosity and ultra violet absorption were studied and the structure-property relationship of these polymers was investigated. The prepared polymers showed defined UV-Vis absorption bands at the range of 344-370 nm. Inclusion of an aromatic and bulky anthraquinone unit to the main chain of polymers led to high thermal stability while their solubility was improved in polar aprotic solvents.

    Keywords: aromatic polyamide, polycondensation, thermal stability, solubility, UV absorber
  • Farid Jafari, Seyed Mostaffa Hosseini, Mehdi Razzaghi, Kashani *, Mohammad Reza Pourhossaini Pages 339-348
    Hypothesis

    Poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) powder, due to its low surface energy, reduces the friction of nitrile rubber (NBR) composite. Moreover, due to its chemical stability PTFE improves the resistance of the composite to oil solvents. Due to thermal stability, it can improve thermal resistance of rubber compound. However, the dispersion of PTFE particles in the rubbery matrix is limited and the latter may reduce in mechanical properties.

    Methods

    To create better polymer-filler interactions and improve the dispersion of rubber, the type of irradiated PTFE powder was used. Samples were prepared and evaluated well by melt mixing.

    Findings

    Distribution and dispersion of irradiated PTFE powder particles are suitable for filled samples. The irradiated PTFE powder not only does not endanger the sulfur curing of nitrile rubber compounds reinforced with carbon black, but also improves the Young's modulus and hardness of the samples. Thus, contrary to the references, irradiated PTFE powder, probably by affecting the reduction in the energy level of rubber compounds, could significantly reduce the friction coefficient and improve tribological properties. So that, with a reduction of mechanical strength about 4-5%, for 20 phr loading of the lubricant, under the test conditions the reduction in friction coefficient was 40%. For the aging properties, a small change in the strength-at-break was obtained after solvent conditioning and under its thermal aging a very small reduction in the strength-at-break was obtained for compounds. For a composite containing 20 phr of PTFE, about 7% decrease in strength and strain-at-break was observed after thermal aging and about 8.5% improvement after solvent aging.

    Keywords: nitrile rubber (NBR), friction, lubrication, irradiated polytetrafluoroethylene (PTFE), carbon black
  • Yasamin Khosravi, Shadi Hassanajili *, Mohammad Hosein Moslemin, Masumeh Tabatabaei Pages 349-365
    Hypothesis

    In recent years, with the shortage of conventional energy resources, there has been a great advancement in the study of fuel cells particularly hydrogen-methanol types as an important energy alternative. One of the main components in such fuel cells is an electrolyte membrane whose main function is to carry protons and capture methanol. The electrolyte membrane must have a high chemical and electrochemical stability plus mechanical resistance. In addition, high proton conductivity is required to support better fuel cell performance.

    Methods

    In this research, novel nanocomposite membranes were prepared as electrolyte for application in fuel cells. For this purpose, two types of membranes, including sulfonated polyethersulfone (SPES) and its blend with polyurethane (PU), were chosen as base membranes. At first, polyethersulfone was sulfonated by using sulfonic acid and blended with PU. Then, silica nanoparticles with different percentages (3, 5, and 8 wt%) were added to blend membrane (SPES/PU/SiO2). The prepared membranes properties were studied by Fourier transform spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction analysis, thermogravimetry (TGA), water and methanol uptake test, proton conductivity test and scanning electron microscopy (SEM).

    Findings

    The results suggested that there was a proper distribution of PU into the prepared membrane through forming hydrogen bonds between polar groups of SEPS and PU. Hence, by the mechanism of increasing polarity, the conductivity in SPES/PU blend membrane was increased (74%), comparing to its pure samples without intense increase in water and ethanol uptake. Additionally, by adding the silica nanoparticles to a SEPS/PU blend membrane and forming SPES/PU/SiO2 nanocomposite membrane, these particles formed a higher adhesion between the phases by forming covalent bonds with sulfonic acid groups of SPES and forming hydrogen bond with polar groups of PU and SPES. As a result, the morphology was modified by the mechanism of decreasing cavities and voidages. Finally, the conductivity of SPEC/PU/SiO2 nanocomposite membrane compared to that of the SPES pure sample increased by 53.13% only by an increase of 11% and 8% in water and methanol uptake, respectively.

    Keywords: membrane, direct methanol fuel cell, sulfonated polyethersulfone, polyurethane, silica nanoparticles