فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی و چهارم شماره 5 (پیاپی 175، آذر و دی 1400)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی و چهارم شماره 5 (پیاپی 175، آذر و دی 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/12/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علی اکبر حیدری، حسین مهدوی*، میلاد کرمی صفحات 423-442

    در سال های اخیر، مطالعات متعددی درباره باتری های لیتیم-یون ثانویه برای کاربردهای گسترده شامل منبع تغذیه در وسایل الکترونیکی قابل حمل، وسایل نقلیه الکتریکی و مخزن ذخیره الکتریکی انجام شده است. به طور کلی، باتری های لیتیم-یون از چهار جزء شامل آند، کاتد، الکترولیت و جداکننده تشکیل شده اند. با وجود اینکه جداکننده ها در باتری های لیتیم-یون هیچ نقشی در واکنش های الکتروشیمیایی ندارند، اما به طور فیزیکی آند و کاتد را جدا می کنند، به طوری که وقتی جریان آزاد یون های لیتیم از راه الکترولیت مایع منتقل می شود، اتصال کوتاه الکتریکی رخ ندهد. از این رو، جداکننده نقش اساسی را در ایمنی و توان باتری های لیتیم یون دارد. در میان تعداد زیاد جداکننده هایی که تاکنون تولید شده اند، جداکننده های غشایی متخلخل پلی اولفینی شامل پلی اتیلن (PE) و پلی پروپیلن (PP)، به دلیل داشتن ویژگی های برجسته ای از جمله پایداری الکتروشیمیایی، استحکام مکانیکی خوب، کارایی و مقرون به صرفه بودن و از کارافتادگی گرمایی، به عنوان امیدوارکننده ترین جداکننده ها برای باتری های لیتیم-یون تجاری به شمار می آیند. با وجود این، جداکننده های غشایی مشکلات اساسی از جمله غیرقطبی بودن، انرژی سطحی کم و پایداری گرمایی ضعیف را برای ذخیره سازی وسایل نقلیه دارند. از این رو، در این بررسی انواع جداکننده های پلی اولفینی میکرومتخلخل استفاده شده در باتری های لیتیم-یون و روش های اصلاح سطح آن ها مرور شده اند. راهکارهایی همچون پیوندزنی با روش های مختلف، روش الهام گرفته از صدف و عامل دارکردن با نانوذرات معدنی نیز برای غلبه بر مشکلات نام برده به کار گرفته شده اند. نتایج پژوهش های بسیاری اثبات می کند، اگر با استفاده از روش ها و مواد مناسب اصلاح سطح انجام شود، خواص چشمگیری به وسیله جداکننده های پلی اولفینی تک لایه و چندلایه به دست خواهد آمد که می تواند پنجره ای جدیدی را به روی باتری های با عملکرد کارآمد بگشاید.

    کلیدواژگان: باتری لیتیم-یون، جداکننده پلی اولفین، جداکننده های تک لایه و چندلایه، روش های اصلاح سطح، عامل دارکردن جداکننده ها
  • الهام آقاغفاری، محمدرضا زمانلو*، اسماعیل عمرانی صفحات 443-455
    فرضیه

    سامانه های دومحیط دوست با خودتجمعی ساختارهای میسلی کارایی موثری را در حل کردن ترکیبات نامحلول نشان می دهند. پلی یورتان های دومحیط دوست به عنوان گونه های پلیمری گردایش کننده از ویژگی های خاصی مانند پایداری به کمک پیوند هیدروژنی ساختارهای آرایش یافته و قابلیت عامل دارکردن برخوردارند. در این راستا، پلی یورتان دومحیط دوست (APU) با آرایش دومحیط دوستی تصادفی، سنتز شده بر پایه اسید چرب روغن زیتون، به منظور تشکیل ساختار میسلی در محیط آلی غیرقطبی همراه با کپسول دارکردن و انتقال رنگینه های نامحلول ارزیابی شد.

    روش ها

    محلول APU در حلال آلی غیرقطبی تولوین، در غلظت های مختلف برای پی بردن به امکان تشکیل ساختار میسلی و تعیین نقطه شروع انبوهش (RCMC) با روش های کدورت سنجی و گران روی سنجی ارزیابی شد. شکل شناسی نانوذرات تشکیل شده با میکروسکوپ الکترونی پویشی نشر میدانی (FE-SEM)، میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) و پراکندگی دینامیکی نور (DLS) بررسی شد. قابلیت این میسل های پلیمری در بارگیری و حل کردن رنگینه آب دوست فوشین در تولوین و نیز در انتقال فاز چند رنگینه کاتیونی آب دوست از فاز آبی به فاز تولوین بررسی شد. ظرفیت کمی انتقال رنگینه با ثبت طیف های جذبی آن ها ارزیابی شد.

    یافته ها

    APU قابلیت تشکیل میسل معکوس را در غلظت بحرانی کم (0.02mg/mL) در حلال تولوین نشان داد که بیانگر عملکرد موثر برهم کنش های بین مولکولی بین بخش های آب دوست پلیمر است. قابلیت APU در حل کردن رنگینه آب دوست در محیط آلی غیرقطبی و انتقال این نوع رنگینه ها از فاز آلی به آبی نشان دهنده تشکیل ساختارهای گردایشی هسته-پوسته از این پلیمر در حلال آلی و عملکرد آن به عنوان نانوحامل است. از سوی دیگر، میسل معکوس تشکیل شده در فاز آلی قابلیت استخراج رنگینه های کاتیونی محلول در آب را به فاز آلی نشان داد. براساس نتایج می توان از این پلیمر در فرایند حذف رنگینه های کاتیونی از آب های آلوده و نیز فرایندهای دارورسانی استفاده کرد.

    کلیدواژگان: پلی یورتان دوگانه دوست، میسل معکوس، نانوحامل، بارگیری رنگ، انتقال فاز
  • مهسا عونی، اعظم قدمی*، مژگان زندی صفحات 457-468

    فرضیه: تهیه نانوالیاف به عنوان حامل هایی برای دارورسانی در سال های اخیر بسیار مورد توجه بوده است. پلی کاپرولاکتون اغلب در کاربردهای پزشکی و مهندسی بافت استفاده می شود. با وجود این، ماهیت آب گریز آن مانعی در این زمینه است که معمولا با اضافه کردن عوامل زیستی و طبیعی این مشکل برطرف می شود. در این پژوهش، اثر هم افزایی پیپرین و الاجیک اسید بر خواص و عملکرد ساختارهای نانولیفی دارای کورکومین بر پایه پلی کاپرولاکتون بررسی شده است.روش ها: نانوالیاف بر پایه پلی کاپرولاکتون دارای مقدارهای مشخصی از عصاره های گیاهی تهیه و با روش الکتروریسی تولید شدند. برای بررسی نقش عصاره هر گیاه، سامانه های تک جزیی دارای کورکومین یا پیپرین، سامانه های دوجزیی دارای کورکومین-پیپرین و سامانه سه جزیی دارای کورکومین-پیپرین-الاجیک اسید، با الکتروریسی تولید شدند و آزمون های مختلف برای تعیین اثربخشی آن ها بر بهبود خواص الیاف تهیه شده برای کاربردهای پزشکی انجام شد.یافته ها: با مطالعه ریزساختار نمدهای الکتروریسی شده، مشاهده شد، توزیع قطر نانوالیاف در بازه 50-100 نانومتر دارای بیشترین فراوانی است و میانگین قطر الیاف در نمونه های تک جزیی، دوجزیی و سه جزیی در محدوده 87-173 نانومتر تغییر کرده است. آزمون ضدباکتریایی نشان داد، افزون بر کورکومین، پیپرین نیز از فعالیت ضدباکتریایی مناسبی برخوردار است و نیز نمد الکتروریسی شده شامل سه ترکیب کورکومین-پیپرین-الاجیک اسید دارای فعالیت ضدباکتریایی مناسبی بود (79%). افزون بر این، مقدار جذب آب و تراوایی بخار آب نمونه های سه جزیی به ترتیب 337% و 11.56mg.cm2.hبود. نمدهای تهیه شده دارای استحکام کششی، کشسانی و انعطاف پذیری مطلوبی بودند. با انجام آزمون سمیت یاخته ای مشخص شد، نمدهای الکتروریسی شده برای یاخته های فیبروبلاست انسانی (HDF) سمی نبودند. بنابراین، با درنظرگرفتن تمام نتایج، می توان نتیجه گرفت، استفاده از دو ترکیب الاجیک اسید و پیپرین در افزایش زیست دسترس پذیری کورکومین موثر است و نمدهای حاصل در کاربردهای پزشکی می توانند به عنوان زخم پوش استفاده شوند.

    کلیدواژگان: الاجیک اسید، کورکومین، پایپرین، پلی کاپرولاکتون، خواص ضد باکتریایی
  • حدیث موسوی، علی افشار ابراهیمی*، علیرضا مادی صفحات 469-483

    فرضیه: تولید فزاینده زباله های پلیمری تخریب ناپذیر مانند پلی استیرن (PS) و پلی استیرن انبساط یافته (EPS) به عنوان یکی از مهم ترین مشکلات زیست محیطی شناخته می شود. فناوری تخریب گرمایی یکی از روش های مناسب و راهبردی برای تبدیل زباله های پلیمری تخریب ناپذیر به مواد شیمیایی یا سوخت است. بنابراین، بررسی سینتیک تخریب ضایعات پلی استیرن به ویژه نمونه های موجود در ایران برای کاربرد در صنایع داخل کشور موضوعی ضروری است. به دست آوردن سینتیک تخریب گرمایی پلی استیرن می تواند در طراحی واکنشگاه های صنعتی به کار گرفته شود و در صورت وجود توجیه اقتصادی وارد فاز سرمایه گذاری صنعتی و تولید مونومرهای استیرن از ضایعات پلی استیرن شود.  روش ها: آزمون گرما وزن سنجی تخریب گرمایی دو نمونه پلی استیرن (PS) و پلی استیرن انبساط یافته (EPS) از ظروف یک بار مصرف موجود در بازار ایران، در جو نیتروژن در محدوده دمایی 25 تا 600 درجه سلسیوس با سرعت های گرمادهی 5، 10، 15و 20C/min بررسی و مقدار کاهش جرم آن ها اندازه گیری شد. انرژی فعال سازی داده های تجربی با استفاده از مدل های مختلف سینتیکی Redfern ،Ozawa-Flynn-Wal، Kissinger-Akahira-Sunose،Augis-Bennetis و Vyazovkin تخمین زده شد.  یافته ها: مدل Vyazovkin بهتر از سایر مدل ها داده های تجربی را پیش بینی کرد و این مدل به منظور تعیین انرژی فعال سازی انتخاب شد. انرژی فعال سازی برای نمونه های PS و EPS با استفاده از مدل Vyazovkin، به ترتیب در محدوده 158kJ/mol تا 201kJ/mol و 182kJ/mol تا 195kJ/molبه دست آمد. همچنین، ضریب پیش نمایی برای نمونه PS و EPS با استفاده از مدل Vyazovkin به ترتیب 1012×3.08 و 1015×1.05 محاسبه شد. نتایج بررسی سینتیک تخریب گرمایی نمونه های PS و EPS داخل کشور می تواند با کمک به مدل سازی فرایند بازیافت این ضایعات در ایران، به رفع مشکلات زیست محیطی مرتبط با آن کمک کند.

    کلیدواژگان: پیرولیز، سینتیک، پلی استایرن، پلی استایرن انبساط یافته، انرژی فعالسازی
  • ایمان قلی پور، ایرج امیری امرایی، حسن فتاحی*، مهرزاد مرتضایی صفحات 485-497
    فرضیه

    دست یابی به گران روی و چسبناکی مطلوب در پیش آغشته های بر پایه رزین های اپوکسی به طور عمده با روش پیش پخت انجام می شود. اما، مشکل اصلی این روش ، کاهش زمان انبارداری پیش آغشته به دلیل پیشرفت واکنش است. یکی از راهکارهای مناسب برای غلبه بر این مشکل، حذف مرحله پیش پخت در فرایند پیش آغشته سازی و دست یابی به گران روی مناسب به کمک فرمول بندی رزین های اپوکسی با وزن های مولکولی مختلف است. با این روش، امکان رسیدن به پیش آغشته ای با قابلیت پخت تک مرحله ای و زمان انبارداری طولانی تر مهیا می شود.

    روش ها

    با استفاده از رزین اپوکسی مایع با وزن مولکولی کم (Epon828) و رزین اپوکسی جامد با وزن مولکولی زیاد (Ker3003) در مجاورت حلال متیل اتیل کتون (MEK)، عامل پخت دی سیان دی آمید (DICY) و عامل شتاب دهنده دیوران (Diuron)، دو نوع فرمول بندی 3S7L (دارای wt% 30 رزین Ker3003 و wt% 70 رزین Epon828) و 4S6L (دارای wt% 40 رزین Ker3003 و wt% 60 رزین Epon828) طراحی شدند. بر اساس فرمول بندی های به دست آمده، پیش آغشته ها تهیه و سپس به کامپوزیت نهایی پخت شدند. آزمون های مختلفی همچون طیف نمایی زیر قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC)، آزمون دینامیکی-مکانیکی گرمایی (DMTA)، استحکام برشی بین لایه ای (ILSS)، استحکام کششی، چسبناکی و قابلیت شکل پذیری برای تعیین خواص رزین های فرمول بندی شده، پیش آغشته ها و کامپوزیت ها به کار گرفته شدند.

    یافته ها

    بر پایه فرمو بندی های طراحی شده، پیش آغشته های با خواص مطلوب بدون نیاز به مرحله پیش پخت به دست آمدند. نتایج نشان داد، دمای شروع پخت رزین های فرمول بندی شده نسبت به رزین اپوکسی Epon828، حدود °15 بیشتر است. فرمول بندی 4S6L چسبناکی و گرانروی مطلوب برای پیش آغشته را تا دمای °45 حفظ می کند. فرمول بندی 3S7L به ترتیب حدود 14 و %11 از نظر خواص استحکام برشی بین لایه ای نسبت به فرمول بندی 4S6L و Epon828 بیشتر است. سفتی خمشی برای پیش آغشته های ساخته شده بر اساس فرمول بندی های 3S7L و 4S6L به ترتیب برابر 3230 و 3460µJ/m به دست آمد که حاکی از قابلیت زیاد شکل پذیری هر دو فرمول بندی است.

    کلیدواژگان: پیش آغشته اپوکسی، پیش پخت، کامپوزیت، رزین اپوکسی جامد، چسبناکی
  • امین حسینی پور، مهدی حاجی عبدالرسولی*، محمدعلی میرزایی صفحات 499-516
    فرضیه

    سلولوز نانوبلوری به دلیل زیست تخریب پذیری، تجدیدپذیری و خواص مکانیکی عالی به عنوان پرکننده در زیست پلاسیتک ها بسیار مورد توجه است. پراکنش خوب سلولوز نانوبلوری عامل اساسی در تعیین خواص افزایش یافته نانوکامپوزیت های زیست پلاستیک سلولوز نانوبلوری است. از طرفی، اصلاح سطح سلولوز نانوبلوری با استفاده از آمینوسیلان ها می تواند پراکنش آن را در ماتریس پلیمری بهبود بخشد.

    روش ها

    سطح سلولوز نانوبلوری با ترکیب سیلانی N-(2-آمینواتیل)-3-آمینوپروپیل تری متوکسی سیلان، به منظور بهبود میل ترکیبی آن به پلی بوتیلن سوکسینات آدیپات اصلاح شد. نمونه های نانوکامپوزیتی پلی بوتیلن سوکسینات آدیپات (PBSA) دارای مقادیر مختلف 0، 0.1 0.3، 0.5، 1 و 2phr سلولوز نانوبلوری اصلاح شده با روش اختلاط محلولی تهیه شدند. خواص ساختاری، گرمایی و فیزیکی نمونه های تهیه شده با آزمون های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، گرماوزن سنجی (TGA)، گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) و جذب آب  شناسایی شد.

    یافته ها

    اصلاح شیمایی سطح سلولوز نانوبلوری با آزمون های FTIR ،TGA و EDX، تایید شد. اندازه گیری های گران روکشسانی خطی نشان داد، واردکردن سلولوز نانوبلوری در PBSA به رفتار غیرپایانی و افزایش گران روی در محدوده بسامدهای کم منجر شد که در بارگذاری های زیاد سلولوز نانوبلوری مشخص می شود. افزایش تمایل نانوذره اصلاح شده به PBSA به ایجاد برهم کنش های هیدرودینامیکی بین پرکننده-ماتریس و تشکیل ساختار سه بعدی در ماتریس پلیمر منجر شد. عکس های SEM، پراکنش خوب نانوذره اصلاح شده را در ماتریس پلیمر نشان داد. نتایج TGA نشان داد، پایداری گرمایی PBSA با سلولوز نانوبلوری اصلاح شده با سیلان افزایش یافت. این را می توان به برهم کنش ایجا دشده بین اجزای نانوکامپوزیت نسبت داد که به انرژی بیشتر برای تخریب گرمایی نیاز دارند. نتایج DSC نیز نشان داد، وجود نانوبلورهای سلولوزی به افزایش دمای بلورش در پلی بوتیلن سوکسینات دارای نانوذرات اصلاح شده منجر می شود. جذب آب در نمونه ها با زمان، تا رسیدن به حد تعادلی، افزایش یافت. افزایش مقدار نانوذره در ماتریس پلیمر باعث افزایش جذب آب شد.

    کلیدواژگان: پلی بوتیلن سوکسینات آدیپات، سلولوز نانوبلوری، اصلاح سطحی، خواص گرانروکشسانی مذاب و گرمایی، جذب آب
|
  • Ali Akbar Heidari, Hossein Mahdavi *, Milad Karami Pages 423-442

    In recent years, extensive studies have been conducted on secondary lithium-ion (Li-ion) batteries for innumerable applications, including power source for the portable electronics, electric vehicle, and electric storage reservoir. It is well-known that Li-ion batteries are made up of four different components, i.e., anode, cathode, electrolyte and separator. Even though separators play no roles in the electrochemical reactions, they physically separate the anode and cathode to avoid electrical short circuits when the free flow of Li ions transfers through the liquid electrolyte. According to the above-given statements, a separator takes a key part in the safety and the power capability of Li-ion batteries. Unil today, various separators have been introduced, among which polyolefin membrane separators have proved to be the most promising separators for commercial Li-ion batteries, arising from their outstanding properties, e.g., electrochemical stability, good mechanical strength, cost-efficiency, and thermal shutdown properties. Nevertheless, these membrane separators have faced several key drawbacks for vehicular storage, including non-polarity, low surface energy and poor thermal stability. Accordingly, the aim of this study is to review the types of polyolefin microporous separators which are widely employed in Li-ion batteries and all the intricate approaches taken for their surface modification. Several approaches including grafting by different methods, mussel-inspired technique and functionalization by inorganic nanostructures have been widely utilized to overcome the above- problems. It has been proven in the literature that outstanding properties can be provided through mono- and multilayer polyolefin separators if they are modified by proper strategies and materials, by which stat-of-the-art Li-ion batteries can be introduced..

    Keywords: Li-ion battery, polyolefin separator, mono-, multilayer separators, surface modification techniques, functionalization of separators
  • Elham Aghaghafari, Mohammad Reza Zamanloo *, Ismail Omrani Pages 443-455
    Hypothesis

    Amphiphilic systems present efficient ability in solublizing insoluble compounds by self-association to micellar structures. Polyurethanes with amphiphilic feature as polymeric assembling species illustrate specific characteristics such as H-bond assisting stability of arranged structures and functionalizing possibilty. In this respect, an amphiphilic random polyurethane (APU) synthesized from olive oil-based fatty acid was characterized for micellization in non-polar organic invironment along with its loading and transfering capability for insoluble dyes.

    Methods

    The solution of APU in non-polar organic solvent, toluene, at different concentrations was evaluated by turbidimetry and viscometry methods to realize the possibility of micelle formation and determine the aggregation point (RCMC). Morphology of the nanoparticles was investigated by field emision scanning electron microscopy (FE-SEM), atomic force microscopy (AFM) and dynamic light scattering (DLS). Capability of these polymeric micells as nano-carrier in encapsulating and solublizing of fushine hydrophilic dye in toluene as well as in phase transfering some hydrophilic cationic dyes from aqueous phase to toluene was investigated. Quantitative transferring capacity was spectroscopically evaluated by recording UV-Vis spectra of the dyes.

    Findings

    APU showed successful self-association into revers micelle at low critical concentration (0.02 mg/mL), expreesing efficent intermolecular interaction between hydrophilic segments of the polymer. Solvating capability of APU in the non-polar organic medium for hydrophilic dyes and phase transfer of this type of dyes from aqueous phase to organic phase illustrate the formation of assembled structures of APU with core-shell nature in the organic solvent and the embedding ability of APU. On the other hand, the reverse micelles formed in the organic phase were able to transfer cationic dyes from aqueous solution to organic medium. Based on the obtained results, APU can be utilized in removing cationic dyes from contaminated water and drug delivering process..

    Keywords: Amphiphilic polyurethane, Revers micelle, Nano-carrier, Dye loading, Phase transfer
  • Mahsa Ouni, Azam Ghadami *, Mojgan Zandi Pages 457-468
    Hypothesis

    The fabrication of electrospun nanofibers for drug delivery applications has attracted a great attention in recent years. Polycaprolactone (PCL) is a polymer which has been used frequently in medical and tissue engineering applications. However, the hydrophobic nature of PCL is a drawback which could be resolved by biological materials. The synergistic effect of piperine and ellagic acid on different properties and performance of curcumin containing nanofiber mats has been investigated.

    Methods

    Nanofibers based on PCL with certain amounts of plant extracts were prepared and produced through electrospinning. In order to investigate the effect of each plant extract, single systems containing curcumin or piperine, dual systems containing curcumin/piperine and triple systems containing curcumin/piperine/ellagic acid were produced by electrospinning and various analyses were performed to find out whether they were effective in improving the properties of fiber prepared for medical applications.

    Findings

    The study on microstructure of electrospun mats showed that the diameter distribution of nanofibers was between 50-100 nm and the average fiber diameter in single, double and triple samples changed in the range of 73-87 nm. The antibacterial test revealed that piperine is also an active antibacterial agent like curcumin. In addition, the triple system had a good degree of antibacterial activity (79%). The water uptake and water vapor permeability (WVP) of triple samples were about 337% and 11.56 mg(cm2.h)-1, respectively. The prepared mats showed desirable tensile strength, elasticity and flexibility. Cell viability analysis on electrospun mats indicated that they are not toxic to human dermal fibroblasts (HDF). Therefore, taking into account all the results, it can be concluded that the use of two compounds, ellagic acid and piperine, is effective in increasing the bioavailability of curcumin, and the mats can be used in medical applications as wound dressings..

    Keywords: Ellagic Acid, Curcumin, Piperine, polycaprolactone, antibacterial properties
  • Hadis Mousavi, Ali Afshar Ebrahimi *, Alireza Madi Pages 469-483
    Hypothesis

    The increasing production of non-degradable polymer wastes such as polystyrene (PS) and expandable polystyrene (EPS) is known as one of the most important environmental issues. Pyrolysis is one of the strategic and suitable methods for recycling of non-degradable polymeric wastes to fuels and useful chemicals. Therefore, investigation of pyrolysis kinetic of polystyrene waste, especially for available materials in Iran, is an essential issue for their use in industries. Obtaining the polystyrene pyrolysis kinetic can be used in designing industrial reactors and where it has economic credibility, styrene monomers can be produced in an industrial scale from polystyrene wastes.

    Methods

    Polystyrene (PS) and expandable polystyrene (EPS) samples that are available in Iran were collected, and their TGA analysis was performed in a nitrogen atmosphere in the temperature range of 25 to 600oC, at heating rates of 5, 10, 15, and 20 C/min, and sample mass changes were measured. The activation energy of pyrolysis was estimated by the Coats Redfern (CR), Ozawa Flynn Wall (OFW), Kissinger Akahira Sunose (KAS), Augis Bennetis (AB) and Vyazovkin methods.

    Findings

    The Vyazovkin model can predict the experimental data better than the other models, and therefore this model was used to estimate the activation energy. The activation energies of PS and EPS were calculated in the range of 158-201 kJ/mole and 182-195 kJ/mole, respectively. Furthermore, the pre-exponential factors of PS and EPS were estimated by Vyazovkin approach as 3.08×1012 and 1.05×1015, respectively. The results of kinetic analysis of polystyrene (PS) and expandable polystyrene (EPS) pyrolysis of samples in Iran can help simulate waste recycling processes and consequently reduce the environmental problems.

    Keywords: pyrolysis, kinetics, Polystyrene, expanded polystyrene, Activation Energy
  • Iman Gholipour, Iraj Amiri, Hassan Fattahi *, Mehrzad Mortezaei Pages 485-497
    Hypothesis

    The desirable tack and viscosity in prepregs are mostly obtained by pre-curing, but the main problem with this method is the decremental storage life of prepreg because of the ongoing curing reaction. One of the appropriate strategies to overcome this problem is to eliminate the pre-curing stage in the prepreg process and achieve the appropriate viscosity through epoxy formulations with different molecular weights. With this method, it is possible to obtain a prepreg with single-stage curability and longer storage life.

    Methods

    By using low molecular weight epoxy resin (Epon828) and solid epoxy resin with high molecular weight (Ker3003) in the presence of MEK as solvent, DICY as curing agent and diuron as accelerator, two types of formulations including 3S7L (30% (wt) Ker3003 and 70% (wt) Epon828) and 4S6L (40% (wt) Ker3003 and 60% (wt) Epon828) were designed. Based on the obtained formulations, prepregs were manufactured and then cured to obtain the final composites. Different characterization techniques including FTIR, DSC, DMTA, ILSS, tensile strength, viscosity and drapability were used to determine the properties of formulated resins, prepregs and composites.

    Finding

    Appropriate prepregs were obtained based on the designed resin formulations without pre-curing stage. The results showed that the curing initiation temperatures of the formulated resins were about 15°C higher than that of Epon828 epoxy resin. The 4S6L formulation maintains the desired tack and viscosity of the prepreg up to 45°C. ILSS for composites based on 3S7L formulation was about 14% and 11% higher than the values obtained for composites based 4S6L and Epon828 resins, respectively. Flexural rigidity as representative of the drapability of the prepregs was obtained 3230 and 3460 μJ/m, respectively. For prepregs based on 3S7L and 4S6L formulations, there is an indication of high drapability of the prepregs based on designed formulations..

    Keywords: Epoxy Prepreg, Pre-curing, composite, Solid epoxy resin, tack
  • Amin Hosseinipour, Mehdi Haji Abdolrasouli *, Mohammad Ali Mirzai Pages 499-516
    Hypothesis

    Nanocrystalline cellulose (NCC) has received much attention to be used as nanofiller in bioplastics due to its biodegradability, renewability and fantastic mechanical properties. The well distribution of NCC is a key factor in determining the enhanced properties of bioplastics/NCC nanocomposites. Surface modification of NCC using aminosilanes can improve its dispersion in a polymer matrix.

    Methods

    N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane was used for surface modification of nanocrystalline cellulose (NCC) to improve its affinity to polybutylene succinate adipate (PBSA). PBSA-based nanocomposites, containing 0, 0.1, 0.3, 0.5, 1 and 2 phr modified, NCC were prepared by solution mixing. The structural, thermal and physical properties of the prepared samples were characterized using FTIR, RMS, SEM, TGA, DSC and water absorption techniques.

    Findings

    The chemical modification of NCC was confirmed by FTIR, TGA and EDX. Linear viscoelastic measurements show that the incorporation of NCC in PBSA resulted in a non-terminal behavior and viscosity up-turn in the low frequency range, which are pronounced in high loadings of NCCs. The enhanced affinity of NCC toward PBSA, obtained by surface modification, resulted in hydrodynamic interactions between them, leading to the formation of a 3D network structure in the matrix. The SEM results showed well distribution of modified NCC in the PBSA matrix. The TGA results showed that the thermal stability of PBSA increases in the presence of silane-modified NCC. This can be attributed to the interactions formed between the components of nanocomposite, needing higher energy for thermal degradation. Study on DCS results indicated that the crystallization temperature of the nanocomposites containing modified NCC increases as a consequence of well distributed modified NCC. The water absorption results demonstrated that the water uptake of the samples containing modified NCC increases as compared to virgin PBSA...

    Keywords: Poly butylene succinate adipate, Nanocrystalline cellulose, surface modification, Melt viscoelastic, thermal properties, water absorption