فهرست مطالب

بسپارش - سال نهم شماره 3 (پیاپی 32، پاییز 1398)
  • سال نهم شماره 3 (پیاپی 32، پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد رضا نخعی امرودی*، امیر مصطفی پور، قاسم نادری صفحات 3-14

    با توجه به سبکی و مقاومت شیمیایی مناسب پلیمرها در مقایسه با فلزات، استفاده از این مواد در صنایع مختلف هر روز بیشتر شده است. تقویت پلیمرها با ذرات میکرو و نانومقیاس، به دلیل استحکام کم آن ها ضروری است. در سال های اخیر، یکی از پیشرفت های انجام گرفته در صنعت پلاستیک و کامپوزیت ها توسعه و تجاری سازی نانوکامپوزیت های پایه پلیمری است. نانوکامپوزیت های پلیمری بر پایه گرمانرم های پلی اولفینی در کاربردهای مهندسی از جمله صنایع خودروسازی، هوافضا، ساختمان و تجهیزات پزشکی مورد توجه قرار گرفته است. فرایندهای مختلفی مانند استفاده از اکسترودر و مخلوط کن داخلی برای ساخت نانوکامپوزیت های پلیمری به کار می روند. محدودیت این فرایند ها هزینه زیاد، چندمرحله ای شدن فرایند تولید ورق ها و مقدار ذرات تقویت کننده با ابعاد نانو (حداکثر %5) است. به تازگی ساخت کامپوزیت ها و نانو کامپوزیت های پلیمری با استفاده از روش اصطکاکی اغتشاشی بررسی شده است. در این فرایند، شیاری در قطعه اولیه ایجاد می شود و پس از آن مواد و ذرات تقویت کننده داخل شیار قرار می گیرند. این ذرات با استفاده از ابزار دورانی درون ماده پایه پخش می شوند و نانوکامپوزیت ایجاد می شود. برای تولید کامپوزیت و نانوکامپوزیت های پلیمری با فرایند اصطکاکی اغتشاشی، شیاری با ابعاد مشخص درون صفحه ماده پایه ماشین کاری شده و نانوذرات درون این شیار فشرده می شوند. پس از آن ابزار چرخشی به داخل ورق نفوذ و در طول شیار حرکت می کند تا ذرات را درون مواد پایه پراکنده سازد.

    کلیدواژگان: کامپوزیت، نانوکامپوزیت، اکسترودر، مخلوط کن داخلی، فرایند اصطکاکی اغتشاشی
  • سمیرا آقبلاغی*، فایزه راعی صفحات 15-24
    نانولوله های کربنی تک دیواره و چنددیواره موادی با ویژگی های مطلوب و ظرفیت استفاده زیاد در زمینه مهندسی بافت و داربست سازی هستند. با وجود این، مسیر برای افزایش کارایی این ماده و ارتقای کیفیت کامپوزیت های نانولوله های کربنی-پلیمر همچنان باز است تا داربست هایی با کیفیت بسیار تولید شود. قابلیت ذاتی نانولوله های کربنی برای آسان سازی رشد سلولی می تواند به ایجاد داربست های سه بعدی با سطح پلیمری منجر شود که بر کشت نهایی برای احیای بافت سلول های الکتروفعال اثرگذار است. عامل دارکردن نانولوله های کربنی با کمک پلیمرها نیز به بهبود ویژگی های داربست کمک شایانی می کند. در این مقاله، مشخصه های داربست های نانولوله های کربنی بهبودیافته با پلیمرهای طبیعی و انواع پلیمرهای سنتزی، نظیر پلیمرهای سنتزی رسانا و نارسانا، پلیمرهای دست کاری شده و کامپوزیت های پلیمری مرور شده است. پژوهش ها حاکی از آن است، ترکیب نانولوله های کربنی و انواع پلیمرها باعث بهبود ویژگی های داربست نظیر خواص مکانیکی و الکتریکی، زیست تخریب پذیری، ساختار و مقدار تخلخل و سمیت شده است. هریک از انواع پلیمرهای به کار گرفته شده نظیر پلیمرهای طبیعی، پلیمرهای سنتزی رسانا و نارسانا، نانوکامپوزیت های پلیمری و پلیمرهای دست کاری شده بر خواص داربست های نانولوله های کربنی اثرگذار بوده و تولید داربست از آن ها باعث بهبود مشخصه های مدنظر شده و گامی به سوی افزایش کیفیت داربست های پایه پلیمری است.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی، داربست، ساختار، پلیمر، خواص مکانیکی
  • علیرضا مورکی، مریم رئیسی، سمیرا سنجابی، علیرضا مهدویان* صفحات 25-38
    مواد پاسخگو به محرک برپایه ترکیبات گرمارنگ دسته جدیدی از مواد هوشمند هستند که در دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. پلیمرهای هوشمند یا پلیمرهای حساس به محرک از ویژگی هایی مانند چقرمگی، فرایندپذیری آسان، انعطاف پذیری، کشسانی و زیست سازگاری برخوردارند. بدین سبب و همچنین به دلیل داشتن تغییرات شیمیایی و فیزیکی برگشت پذیر در پاسخ به شرایط متغیر محیط، اهمیت این مواد روزبه روز در حال افزایش است. اصلی ترین ویژگی پلیمرهای هوشند، قابلیت آن ها در پاسخ های میکروسکوپی به تغییرات کوچک محیطی است که پس از اینکه اثر محرک محیطی از بین رفت، به حالت اولیه خود بازمی گردند. این پلیمرها به محرک های محیطی متعددی مانند نور، دما، عوامل مکانیکی، میدان الکتریکی و مغناطیسی، قطبش، آنزیم ها و زیست مولکول ها پاسخ می دهند. به تازگی توسعه سریع مواد هوشمند با خواص گرمارنگی موجب رونق زیاد آن ها شده است. ماده های گرمارنگ می توانند مونومرها یا پلیمرها، ترکیبات آلی یا معدنی و سامانه های تک یا چندجزئی باشند. ظاهر رنگی این ترکیبات می تواند به طور آنی یا مداوم با توجه به تغییر دما به طور برگشت پذیر تغییر کند که این پدیده همراه با تغییرات بازتاب، جذب یا پراکندگی نور نمایان می شود. این ترکیبات کاربردهای زیادی در زمینه های مختلف از جمله کاغذها، جوهرها، حسگرها و دماسنج های گرمارنگ دارند.
    کلیدواژگان: پلیمر هوشمند، گرمارنگ، پلیمر مزدوج، محرک-پاسخ، کاربرد گرمارنگ
  • امیررضا پولادوند، مهرزاد مرتضایی* صفحات 39-49
    امروزه با توجه به توسعه فرایندهای ساخت خودکار کامپوزیت از پیش آغشته ها نیاز به شناخت خواص اصلی پیش آغشته ها و عوامل موثر بر آن ها افزایش یافته است. چسبناکی پس از مرحله پیش پخت از اصلی ترین مشخصه های پیش آغشته ها بوده و این پارامتر از خواص گرانروکشسانی توده پیش آغشته است. چسبناکی عبارت از قابلیت پیش آغشته برای چسبیدن به خود یا به سایر سطوح است. عوامل موثر بر چسبناکی پیش آغشته را می توان به دو دسته کلی عوامل ساختاری و فرایندی تقسیم کرد. از مهم ترین عوامل ساختاری می توان نوع و فرمول بندی رزین، جرم مولکولی، گرانروی، مقدار پخت، نوع و معماری پارچه، دما، مقدار حفره ها و محتوای فرار را نام برد. همچنین، از مهم ترین عوامل فرایندی می توان به مقدار رطوبت، پیرشدگی، زمان و نیروی تماس، نیروی جداسازی، سرعت و زاویه لایه چینی اشاره کرد. سازوکارهای وادادگی هم چسبی و فصل مشترک، دو سازوکار وادادگی در چسبناکی پیش آغشته است و این دو سازوکار در شرایط مختلف قابلیت تبدیل به یکدیگر را دارند. همچنین، با توجه به عدم وجود آزمون استاندارد از چند روش مختلف از جمله غلتک شناور، کاوند، گوی غلتان، پوست کنی، برش اتصال هم پوشان و چسبناکی حلقه برای سنجش مقدار چسبناکی استفاده می شود. در این مقاله، عوامل موثر بر چسبناکی پیش آغشته، روش های مختلف سنجش آن و سازوکارهای مختلف وادادگی بررسی شده است.
    کلیدواژگان: پیش آغشته، چسبناکی، عامل موثر، جریان پذیری، سازوکار وادادگی
  • مجید غیاث*، صدیقه شیربخت صفحات 50-61

    حجم زیاد تولید محصولات یک بار مصرف بر پایه پلی اتیلن ترفتالات و رها سازی آن ها در طبیعت به عنوان ضایعات، نگرانی های زیست محیطی بسیار جدی را ایجاد کرده است. بازیافت مکانیکی این مواد و بازگرداندن به خط تولید تنها بخش اندکی از این مواد را دربر گرفته و کاربردهای محدودی را شامل می شود. بازیافت شیمیایی PET جایگزین مناسبی برای پاک کردن طبیعت از این مواد، تولید مواد با ارزش افزوده زیاد، بازگرداندن آن هابه فرایند تولید، مطابق با اصول توسعه پایدار زیست بوم و ایجادکننده فرصت های شغلی و پژوهشی است. روش های متعدد شیمیایی بازیافت PET از جمله الکل کافت، آمین کافت و گلیکول کافت ابداع شده و پژوهش های بسیار زیادی در این زمینه به منظور یافتن مواد تخریب کننده مناسب، تولید محصولات کاربردی، یافتن کاتالیزگر های مناسب برای محیط زیست و شرایط عملیاتی مناسب و اقتصادی انجام گرفته است. با وجود تعداد در خور توجه این پژوهش ها، هنوز تعداد واحدهای صنعتی یا حتی نیمه صنعتی بازیافت شیمیایی در دنیا بسیار اندک بوده و اطلاعات بسیار ناچیزی درباره آن ها در دسترس است. مقاله پیش رو، مروری بر روش های شیمیایی بازیافت PET، اهمیت آن ها، فرایندها و مواد موجود با نگاهی به پژوهش های انجام شده در این زمینه است. حجم فعالیت های پژوهشی بسیار گسترده تر از مراجع گفته شده بوده و در این مقاله تنها به تعدادی از مراجع شاخص به عنوان نمونه اشاره شده است.

    کلیدواژگان: پلی اتیلن ترفتالات (PET)، بازیافت شیمیایی، گلیکول کافت، آب کافت، آمین کافت
  • حمیدرضا طالبی، فرامرز آشنای قاسمی*، علیرضا عشوری صفحات 62-71
    امروزه استفاده از مواد غیرنفتی با خواص مطلوب و در عین حال کاهش آثار نامطلوب زیست محیطی و هزینه تولید به یکی از مهم ترین مباحث در صنعت تبدیل شده است. کیتوسان به عنوان یکی از فراوان ترین زیست پلیمرها در طبیعت، دارای خواص منحصر به فردی، از جمله زیست سازگاری زیاد، غیرسمی بودن، خواص ضدمیکروبی قابل قبول و کارایی عالی در تشکیل فیلم است. این خواص موجب شده است، زیست پلیمر یادشده قابلیت استفاده در صنایع بسته بندی، نساجی، مهندسی بافت و پزشکی را بیابد. در این راستا، در کار حاضر عوامل موثر بر خواص مکانیکی زیست کامپوزیت های کیتوسان مطالعه و بررسی شده اند. همچنین، عواملی همچون نوع، درصد غلظت، pH و گروه های عاملی حلال های استفاده شده برای ساخت کامپوزیت، که به عنوان اتصال دهنده فاز پلیمری استفاده می شوند و اثر نرم کننده های متفاوت با درصدهای وزنی مختلف برای کاهش شکنندگی فیلم های کیتوسان مرور شده اند. مشاهده شد، افزودن هر یک از این مواد، با توجه به ساختار و وزن مولکولی، درصد وزنی، نحوه پراکنش در سطح ماتریس، گروه های عاملی موجود روی مولکول های آن و نحوه اثرگذاری بر ساختار زنجیرهای پلیمری کیتوسان موجب تغییر خواص این زیست کامپوزیت می شوند.
    کلیدواژگان: کیتوسان، خواص مکانیکی، حلال، نرم کننده، زیست پلیمر
|
  • Amir Mostafa Pour, Ghasem Naderi Pages 3-14

    Due to the low weight and chemical resistance of polymers, compared to metals,the use of these materials in various industries has increased. On the other hand,due to the low strength in polymers, their reinforcement with micron/nanoparticles isnecessary. In recent years, one of the advances in plastics and composite industries hasbeen the development and commodification of polymer-based nanocomposites. The use ofpolymer blend nanocomposites based on thermoplastic polyolefin have been developed inengineering application such as automotive, airplane, household appliances and medicalapparatus. There are different processes such as extruder and internal mixer to fabricatenanocomposites. The limitation of these processes is the high cost, the multi-stage processfor sheet production and the amount of nano-sized reinforcement particles (at most 5 wt%).Recently, investigations have been done on friction stir processing for the fabrication ofcomposites and nanocomposites. To produce polymer composites and nanocomposites withfriction stir process, a groove with defined dimensions is machined in the base polymersheet and nanoparticles are improvised into this groove. Subsequently, a rotating tool isplunged into the sheet and traversed along the groove to disperse particles to the basematerial.

    Keywords: composite, Nanocomposite, Extruder, Internal mixer, Friction stir process
  • Samira Agbolaghi *, Faezeh Raie Pages 15-24
    The carbon nanotubes (CNTs) including the single-walled carbon nanotubes (SWCNTs)and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) have the desirable properties andhigh capacity for application in tissue engineering and scaffolding. However, the scopeof their efficiency and quality enhancement in the CNT-polymer composites is wide open.The inherent capability of CNTs in facilitating the cellular growth could reflect the threedimensionalscaffolds with the polymer surfaces, affecting the ultimate cultivation for thetissue regeneration of electroactive cells. The polymers make the CNTs more efficient andmodify the scaffolds' characteristics. In the current paper, the features of CNT, involved inscaffolds performance, which have been modified through natural polymers and synthesizedpolymers including conductive, dielectric, and manipulated polymers and the polymercomposites are reviewed. The combination of CNTs and different types of polymersimproved the scaffolds' characteristics such as mechanical and electrical properties,biodegradability, structure, porosity, toxicity, etc. Each polymer type in influencing thecharacteristics of CNT-incorporated scaffolds and the preparation method of respectivescaffolds improved some features and enhanced the quality of polymer-based scaffolds.
    Keywords: carbon nanotube (CNT), scaffold, structure, Polymer, mechanical properties
  • Alireza Mouraki, Maryam Raeesi, Samira Sanjabi, Ali Reza Mahdavian * Pages 25-38
    Stimuli-responsive materials based on thermochromic are a new class of smart materialsthat has received a great deal of attention in the recent decades. The importance ofsmart polymers or stimuli-responsive polymers is growing due to having properties suchas toughness, simple processability, flexibility, elasticity, biocompatibility as well as beingcapable of reversible chemical and physical changes in response to variable environmentalconditions relative to inorganic materials. The most important characteristics of thesepolymers are their microscopic response to small environmental changes and they canreturn to their initial state under further stimulus. These polymers may respond to severaltriggers such as light, temperature, mechanical factors, electrical and magnetic fields,polarity, enzyme, and biomolecules. Recently, the rapid advancements on smart materialswith thermochromic properties have become a promising field. A thermochromic materialcan be in the form of monomer or polymer, organic or inorganic compound, and a singleor a multi-component system. The color of these compounds can change spontaneously orcontinuously in response to changes in temperature in a reversible way which is as the resultof changes in light reflection, absorption or scattering properties. These materials could beused in several fields such as thermochromic papers, inks, sensors and thermometers.
    Keywords: smart polymer, Thermochromic, Conjugated polymer, stimuli-responsive, Thermochromic application
  • Amirreza Pouladvand, Mehrzad Mortezaei * Pages 39-49
    Nowadays, due to the development of automated composite manufacturing processeson prepregs, it is necessary to recognize the main properties and factors affectingprepregs. After the precuring stage, the tack is one of the main characteristics of theprepregs, and this parameter is the viscoelastic properties of the prepreg bulk. The tackis the ability of prepreg to stick to itself or to other surfaces. Factors affecting prematuretack can be divided into two general categories of structural and process factors. Themost important structural factors is the type of resin, resin formulation, molecular weight,viscosity, degree of cure, fabric type, fabric architecture, temperature, volume of cavitiesand volatile content are mentioned. Also, the most important process factors are humiditycontent, aging, contact time, contact force, separation force, lay-up speed and angle. Thecohesive failure and interfacial failure of two mechanisms of failure have been proven intack of prepreg and these two mechanisms are capable of interchanging under differentconditions. Also, due to the lack of a standard test, several different methods, such asfloating roller, probe, rolling ball, peel, lap shear and loop tack test, are used to measurethe amount of tack. In this paper, the factors affecting the prepreg tack, different measuringmethods and different failure modes have been investigated.
    Keywords: prepreg, tack, effective factor, flow ability, failure mechanism
  • Majid Ghiass *, Sedigheh Shirbakht Pages 50-61

    A great amount of polyethylene terephthalate-based disposable products and theirdischarge in nature as waste plastics create serious environmental concerns. Themechanical recycling of these materials to some polyester-based products accounts onlya small fraction of the waste materials. As a suitable alternative, the chemical recyclingprovides methods to remove PET from environment, produces high-value-added materials,by returning them to the production process in accordance with the principles of sustainabledevelopment of ecosystems, and creates job and research opportunities. Several chemicalrecycling methods such as alcoholysis, aminolysis, glycolysis have been explored andnumerous research works have been carried out to find suitable degradable materials,produce applicable materials, find ecofriendly catalysts under economically operatingconditions. Despite a remarkable number of research attempts on different methods inchemical recycling studies, there are still a few industrial or even semi-industrial chemicalrecovery plants and very little information available on them. This current article brieflyreviews the different chemical recycling methods applied in PET recycling production, therelative importance and economical issues of each method, materials and products, and theoperational conditions.

    Keywords: polyethylene terephthalate (PET), Chemical Recycling, Glycolysis, Hydrolysis, Aminolysis
  • Hamidreza Talebi, Faramarz Ashenai Ghasemi *, Alireza Ashori Pages 62-71
    Nowadays, the use of non-oil materials with desirable properties, and at the same timereducing the adverse environmental impacts, has become one of the most importantissues in industry. Chitosan, as one of the most abundant biopolymers in nature, hasunique properties, including high biocompatibility, non-toxicity, acceptable antimicrobialproperties, and excellent performance in terms of film formation. These propertieshave potentially made this biopolymer very useful in packaging industries, textile,pharmaceutical, and papermaking. In this regard, the purpose of this study is to investigatethe effective parameters on the mechanical properties of chitosan biocomposites. Theparameters such as type, concentration, pH, and functional groups of solvents are takeninto consideration in making composites that are used as polymer phase fasteners. Also,the effect of plasticizers on weight percentages to reduce the fragility of chitosan films isdiscussed in this study. It was observed that the addition of each of these materials, due totheir structure and molecular weight, weight percentage, distribution pattern at the matrixlevel, functional groups on their molecules affect the structure of chitosan polymeric chainsand can change the mechanical properties of a biocomposite.
    Keywords: Chitosan, mechanical properties, solvent, plasticizer, biopolymer