فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی و پنجم شماره 5 (پیاپی 181، آذر و دی 1401)
  • سال سی و پنجم شماره 5 (پیاپی 181، آذر و دی 1401)
  • تاریخ انتشار: 1402/02/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مریم محمدی، شهرام مهدی پور عطایی* صفحات 411-434

    معضل جهانی آلودگی هوا و آثار ناشی از آن و نیز کاهش ذخیره سوخت های فسیلی نیاز به استفاده از منابع انرژی جایگزین را به وجود آورده است. بنابراین، ایجاد و توسعه زیرساخت های لازم برای استفاده از منابع تجدیدپذیر در تولید انرژی پاک ضروری است. افزون بر این، امکان استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در تمام اوقات روز و سال، شرط لازم برای جایگزینی آن ها با منایع تجدیدناپذیر است. لازمه این اقدام، ذخیره انرژی حاصل از منابع تجدیدپذیر به ویژه در مقیاس گسترده است. باتری ها به عنوان یکی از فناوری های کاربردی بدین منظور هستند. تاکنون تمرکز مطالعات بر دو نوع باتری لیتیمی و جریانی نسبت به سایر انواع باتری ها برای توسعه و تجاری سازی بوده است. باتری های جریانی به ویژه از نوع وانادیمی به دلیل در دسترس بودن عنصر وانادیم در طبیعت، حذف معضل آتش گیری و نیز کاهش هزینه، در مقایسه با باتری لیتیمی قابلیت بیشتری برای تجاری سازی و بهبود اجزا به ویژه در مقیاس گسترده دارند. یکی از چالش های اصلی در این نوع باتری ها تهیه غشای کارآمد با هزینه کم است. بنابراین، تشریح کارایی و اجزای این باتری و معرفی نقش و خواص غشای پلیمری در آن می تواند چشم اندازی در توسعه این فناوری ایجاد کند. بدین منظور در مقاله پیش رو، ساختار، نحوه عملکرد و اجزای سازنده این نوع باتری با تمرکز بیشتر بر غشای پلیمری شامل نقش و خواص آن به عنوان کانون این فناوری معرفی شده است. همچنین در هر بخش سعی شده است، تازه ترین بررسی ها و نتایج گزارش شده توسط پژوهشگران به طور خلاصه عنوان شود. در نهایت، چشم انداز آتی و چالش های پیش رو برای توسعه این فناوری بر اساس مطالعات انجام شده بیان شده است.

    کلیدواژگان: باتری، باتری وانادیومی، غشای پلیمری، غشای تبادل یون، غشای نانوفیلتراسیون
  • شهرزاد عیسوند رجبی، فاطمه مصدرالامور* صفحات 435-453

    فرضیه: 

    رنگینه نارنجی متیل از جمله رنگینه های استفاده شده در صنایع مختلف مانند چاپ و رنگرزی است. از آنجا که نارنجی متیل تحت تاثیر تصفیه زیستی معمولی نیست و به راحتی تجزیه نمی شود، رهاسازی پساب های دارای این ترکیب سمی به آب های محیطی اثرهای نامطلوبی بر زندگی انسان و بوم سازگان آبی دارد. بنابراین، حذف این رنگینه ها از پساب های مختلف موضوع ضروری است. از میان روش های رایج تصفیه آب، روش جذب سطحی به وسیله زیست جاذب ها روش ساده، کارآمد و ارزان قیمت به شمار می رود. در پژوهش حاضر، از پوست گردو اصلاح شده با نانوالیاف پلی آنیلین (PANI/WNS) برای حذف رنگینه نارنجی متیل استفاده شده است. این جاذب اصلاح شده به دلیل داشتن ویژگی های مطلوبی از جمله شکل شناسی مناسب و گروه های عاملی دارای بار مثبت، گزینه مناسبی برای حذف رنگینه های آنیونی است.

    روش ها

    پوست گردو اصلاح شده با نانوالیاف پلی آنیلین (PANI/WNS) از واکنش پلیمرشدن آنیلین روی سطح ذرات پوست گردو تهیه و با روش های FTIR ،FE-SEM ،EDX ،BET و XRD مشخصه یابی شد. اثر پارامترهای فیزیکی و شیمیایی مختلف مانند pH اولیه، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت اولیه رنگینه بر مقدار حذف نارنجی متیل مطالعه و بهینه سازی شد. همچنین، پارامترهای ترمودینامیکی مانند ΔH،ΔS و ΔG نیز بررسی شد.

    یافته ها

    جاذب استفاده شده قابلیت خوبی برای حذف رنگینه نارنجی متیل در محیط اسیدی دارد. با بهینه سازی پارامترهای موثر بر فرایند جذب، بیشترین مقدار حذف نارنجی متیل در شرایط pH برابر 3، زمان تماس  140min، مقدار جاذب 0.35g/L  و غلظت اولیه  50mg/L به دست آمد. ارزیابی داده های آزمایشگاهی با مدل های مختلف هم دما نشان داد، بیشترین ضریب هم بستگی مربوط به مدل هم دمای Langmuir و برابر 0.9975 است که بیانگر تک لایه بودن فرایند جذب رنگینه است. همچنین، بیشینه ظرفیت جذب برای رنگینه نارنجی متیل 243.9mg/g  در دمای 25 درجه سلسیوس به دست آمد که در مقایسه با جاذب های مشابه گزارش شده مقدار شایان توجهی بوده و نشان دهنده قابلیت زیاد زیست جاذب اصلاحی مطالعه شده برای حذف رنگینه های آنیونی مانند نارنجی متیل است. افزون بر این، براساس نتایج حاصل از مطالعات سینتیکی، مدل شبه مرتبه دوم توصیف بهتری از داده های آزمایشگاهی نشان داد. مطالعات ترمودینامیک نیز نشان داد، جذب سطحی رنگینه فرایند مطلوب، خود به خود و گرماگیر است.

    کلیدواژگان: حذف رنگینه، زیست جاذب اصلاح شده با پلی آنیلین، هم دما، سینتیک، ترمودینامیک
  • زهرا سادات مهدوی مقدم، جعفر خادم زاده یگانه*، سعیده مزینانی، محمدرضا کلائی صفحات 455-468

    فرضیه :

     امروزه استفاده از نانوالیاف پلیمری در صنایع مختلف به ویژه صنعت پزشکی کاربرد زیادی پیدا کرده است. الکتروریسی روشی ساده، توانمند و مقرون به صرفه برای تهیه نانوالیاف است. در کاربردهای زیستی همچون مهندسی بافت استفاد از پلیمر زیست تخریب پذیر و زیست سازگار پلی (لاکتیک اسید) (PLA) توجه زیادی را جلب کرده است. می توان با افزودن نانوذرات خواص فیزیکی و مکانیکی نانوالیاف PLA را اصلاح کرد.

    روش ها

    نانوالیاف PLA با روش الکتروریسی تهیه شد. برای افزایش رسانندگی الکتریکی محلول ریسندگی و تهیه الیافی ظریف تر نمک نقره نیترات اضافه شد. به منظور بهبود شکل شناسی و خواص مکانیکی الیاف حاصل، نانوذرات لاستیک سیلیکون (NSR) به محلول ریسندگی اضافه شد. آزمون میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و عبوری (TEM) برای بررسی شکل شناسی الیاف و پخش نانوذرات به کار گرفته شدند. خواص گرمایی و مکانیکی نانوالیاف به ترتیب با آزموهای گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) و کشش مطالعه شد. 

    یافته ها

    برای تهیه نانوالیاف الکتروریسی شده پلی(لاکتیک اسید) با شکل شناسی مناسب محلول سازی با ترکیب حلال های دی کلرومتان و دی متیل فرمامید با نسبت حجمی 3 به 2 انجام شد. با کاهش غلظت PLA تا %7 و افزودن %0.5 نمک نقره نیترات به محلول ریسندگی الیافی بی نقص با قطر کمتر از  200nm تهیه شد. با افزودن نانوذرات لاستیک سیلیکون تا %1 الیاف ظریف تر شده و میانگین قطر ذرات به مقدار حدود 123nm کاهش می یابد. دلیل آن را می توان به افزایش کشسانی محلول ریسندگی با افزودن نانوذرات به دلیل ماهیت لاستیکی آن ها نسبت داد. افزودن نانوذرات لاستیک سیلیکون، در ترکیب درصدهای مختلف، موجب کاهش مقدار بلورینگی و افزایش دمای بلورینگی شد. چقرمگی نانوالیاف در مقادیر کم نانوذرات لاستیک سیلیکون بدون کاهش شایان توجه مدول و استحکام کششی به طور چشمگیری افزایش یافت که نشان دهنده کارایی زیاد این نانوذرات به عنوان اصلاح کننده ضربه است.

    کلیدواژگان: پلی (لاکتیک اسید)، الکتروریسی، نانو ذرات لاستیک سیلیکون، شکل شناسی، خواص مکانیکی
  • حجت الله ضیایی، مهدی حاجی عبدالرسولی، محمدعلی میرزایی* صفحات 469-486

    فرضیه: 

    پلی (لاکتیک اسید) (PLA) در میان انواع زیست پلاستیک ها با توجه به برخورداری از خواص مطلوب شامل استحکام کششی و مدول کشسانی (سفتی) زیاد، قابلیت رقابت با پلیمرهای پایه نفتی را دارد. از معایب اصلی این زیست پلیمر شکنندگی در برخی کاربردهای عملی مانند بسته بندی و نساجی است که استفاده از آن را محدود کرده است. یکی از راه های برقراری توازن بین سفتی و چقرمگی پلی(لاکتیک اسید)، آمیخته سازی آن با زیست پلاستیک های انعطاف پذیر مانند پلی کاپروکاپتون ها (PCL) و افزودن نانوذراتی مانند گرافن است.

    روش ها

    در این مطالعه، نانوکامپوزیت هایی بر پایه پلی(لاکتیک اسید)-پلی کاپرولاکتون-گرافن طی فرایند اختلاط مذاب با مخلوط کن داخلی با روش خوراک دهی مستقیم تهیه شدند. در همه نمونه ها نسبت وزنی فاز پراکنده پلی کاپرولاکتون به فاز ماتریس پلی(لاکتیک اسید) 30 به 70 انتخاب شد و از سه درصد وزنی مختلف نانو گرافن (0.5، 1 و 2) استفاده شد. در نهایت، برای بررسی ریزساختار، شکل شناسی، خواص مکانیکی و گرمایی به ترتیب از آزمون های ریومتری (RMS)، طیف سنجی مکانیکی پویشی، پراش پرتو X، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، کشش و گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج پراش پرتو X نشان داد، نانوذرات گرافن دارای پخش شدگی مناسبی درون ماتریس پلیمری هستند. تصاویر SEM نیز نشان داد، افزودن نانوذرات گرافن به نمونه PLA/PCL به کاهش اندازه قطره های PCL منجر شده است. نتایج آزمون گران روکشسانی مذاب خطی نشان داد، مدول ذخیره و گران روی مختلط در بسامد  0.1 برای نمونه PLA/PCL دارای %2 وزنی نانوذره گرافن به ترتیب به مقدار 200 و %400 بیشتر از نمونه پرنشده است که حاکی از تشکیل شبکه سه بعدی و پراکنش مناسب نانوذره در ماتریس پلیمر است. نتایج آزمون کشش نشان داد، با افزودن %2 وزنی نانوذره گرافن به نمونه PLA/PCL مدول کشسانی، استحکام کششی و کرنش در شکست به ترتیب 63/126، 48/80 و %36/97 افزایش یافته است. نتایج آزمون گرمایی نیز نشان داد، افزودن نانوگرافن و نیز PCL به پلیمر PLA سبب اثر هسته زایی و ایجاد مراکز هسته گذاری فعال می شود و درصد بلورینگی فاز PLA افزایش می یابد. اما، اثرگذاری PCL در این پژوهش در این زمینه مشهودتر از نانوگرافن بود.

    کلیدواژگان: پلی لاکتیک اسید، پلی کاپرولاکتون، نانوذرات گرافن، ریزساختار، خواص مکانیکی
  • مهان قرشی، محمد علیمردانی*، سید مصطفی حسینی صفحات 487-500

    فرضیه : 

    افزایش اتلاف گران روکشسان یکی از رویکردها در افزایش مقاومت به رشد ترک آمیزه های لاستیکی است. این شاخص با افزایش برهم کنش های پرکننده پرکننده یا پلیمر پرکننده و اثری که این دو بر افزایش حجم لاستیک مقید دارند، بهبود می یابد. افزایش برهم کنش پلیمر پرکننده با اصلاح سطح سیلیکا با سیلان، با کاهش شدید برهم کنش پرکننده-پرکننده همراه است و بنابراین به دلیل اثری که بر کاهش حجم لاستیک مقید دارد، رویکرد ارجح در بهبود مقاومت به رشد ترک آمیزه های لاستیکی نیست. اصلاح پیکره لاستیک می تواند بدون کاهش حجم لاستیک مقید زمینه ساز بهبود مقاومت به رشد ترک در سامانه باشد. تفاوت در عملکرد این دو سامانه در روش ولکانش پراکسیدی به خوبی قابل مشاهده است.

    روش ها

    در پژوهش حاضر، کارایی اصلاح لاستیک و سیلیکای تقویتی بر مقاومت به رشد ترک لاستیک طبیعی پرشده با سیلیکا و ولکانش یافته با روش پراکسیدی مطالعه شده است. ذرات سیلیکا با اصلاح کننده سیلان دوعاملی بیس (تری اتوکسی سیلیل پروپیل) تتراسولفید (TESPT) و ماتریس لاستیکی از راه پیوندزنی گروه های مالییک انیدرید روی زنجیرهای آن اصلاح شدند. در این راستا، همچنین شرایط مطلوب مالییک دار کردن لاستیک با مقایسه روش های بر پایه آغاز گرمایی و شیمیایی مقایسه شده است. 

    یافته ها

    نتایج نشان داد، اصلاح لاستیک با مالییک انیدرید به دلیل افزایش برهم کنش های پلیمر پرکننده سبب افزایش لاستیک مقید در سامانه دارای لاستیک مالییک دار و شکل گیری توازن مطلوبی از استحکام مکانیکی و مقاومت به رشد ترک در این کامپوزیت می شود. در این راستا، مقاومت پارگی سامانه دارای لاستیک مالییک دار در محدوده بارگذاری بسیارپرشده از سیلیکا رشد چشمگیری حدود %150 نسبت به سامانه لاستیک خالص پرشده با سیلیکای اصلاح نشده نشان داد. بر مبنای نتایج پیشنهاد شد، چگالی اتصال های عرضی شیمیایی و اتلاف گران روکشسان از سازوکار های کنترل کننده در مقاومت به رشد ترک لاستیک طبیعی در محدوده بارگذاری های کم و بسیار پرشده از سیلیکاست.

    کلیدواژگان: لاستیک طبیعی، سیلیکا، مقاومت به رشد ترک، استحکام مکانیکی، لاستیک مقید
  • مریم اسکندری، عبدالرضا مقدسی، سمانه بنده علی* صفحات 501-513

    فرضیه: 

    در این پژوهش، ابتدا نانوصفحه های گرافن اکسید کربوکسیل دارشده سنتز شدند. سپس، از نانوصفحه های سنتزشده برای اصلاح سطحی غشاهای نانوصافشی بر پایه پلی اترسولفون در تصفیه آب استفاده شد. 

    روش ها

    از غلظت های مختلفی از نانوصفحه های گرافن اکسید کربوکسیل دارشده و پلی اتیلن ایمین به عنوان مواد اصلاح کننده سطح برای تهیه غشاهای نانوصافشی PES/PEI/c-GO استفاده شد. غشاهای تهیه شده با آزمون طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) و تصاویر میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، تصاویر سه بعدی سطح (AFM) از سطح غشاها و طیف سنجی پراش پرتو X (EDX) بررسی شدند. مقدار تراوش پذیری و عملکرد جداسازی غشاهای ساخته شده، با اندازه گیری زاویه تماس، جذب آب، شار آب خالص عبوری و مقدار پس زنی نمک و فلز سنگین ارزیابی شد.

     یافته ها:

     آزمون FTIR تشکیل پیوندهای مطلوب را در نانوصفحه های سنتزی گرافن اکسید کربوکسیل دارشده و غشاهای ساخته شده، نشان داد. اصلاح سطح غشا با مواد اصلاح کننده آب دوست موجب کاهش زبری سطح شد و زاویه تماس از °75 در غشای خالص به °36 در غشای M1 دارای 0.001g  نانوصفحه های c-GO کاهش یافت. همچنین، جذب آب غشا افزایش یافت و غشای M2 بیشترین مقدار درصد محتوای آب را از میان سایر غشاها نشان داد. بیشترین مقدار شار آب خالص برابر  13.065L/m2h برای غشای ساخته شده M2 دارای g 0.01 نانوصفحه های c-GO به دست آمد. افزون بر این، بیشترین مقدار پس زنی سدیم سولفات برابر %67.5 برای غشای M3 دارای 0.1نانوصفحه های c-GO و بیشترین مقدار پس زنی کلسیم نیترات %87.21 برای غشای M1 دارای g 0.001 نانوصفحه c-GO گزارش شد. نتایج حاکی از بهبود خواص ضدگرفتگی غشاهای اصلاح شده محتوی نانوصفحه های گرافن اکسید کربوکسیل دارشده در مقایسه با غشای پایه است.

    کلیدواژگان: غشای نانوصافشی، گرافن اکسید، پلی اتر سولفون، تصفیه آب، اصلاح سطحی
|
  • Maryam Mohammadi, Shahram Mehdipour-Ataei * Pages 411-434

    The global problem of air pollution and its consequences, as well as the reduction of fossil fuel reserves, have created the need to use alternative energy sources. Therefore, it is necessary to create and develop the required infrastructure of renewable resources in the production of clean energy. In addition, the use of renewable energy sources is essential at all times to replace non-renewable sources continuously The storage of renewable energy, especially on a large scale, is the requirement of this goal. Batteries are one of the most potential technologies for this purpose Currently, lithium ion and flow batteries are the focus of studies for development and commercialization compared to other types of batteries. Flow batteries, especially vanadium type, are more capable of improving components and commercialization for large scale due to the availability of vanadium elements in nature, elimination of the ignition, and cost reduction compared to lithium batteries. One of the main challenges in this type of battery is the development of a high-performance membrane with low cost. Therefore, the description of performance and components of this type of battery, including the role of polymer membrane and characteristics, can create a perspective for its development and commercialization. To this end, in the present paper, the overall structure, performance, and constituent components of this type of battery have been introduced, focusing on the role of polymer membrane and its characteristics as the key component of its technology. Additionally, in each section recent results reported by the researchers have been presented in brief. Finally according to the literature survey, the future perspective, and remaining challenges for the development of this technology are mentioned.

    Keywords: Battery, VRFB, polymer membrane, ion exchange membrane, nanofiltration membrane
  • Shahrzad Isvand Rajabi, Fatemeh Masdarolomoor * Pages 435-453

    Hypothesis: 

    Methyl orange is a dye used in various industries such as printing and dyeing. Since methyl orange is not affected by conventional biological treatment and is not easily decomposed, the release of effluents containing this toxic compound into environment has adverse effects on human life and the aquatic ecosystem. Therefore, it is necessary to remove this dye from various wastewaters Among the common methods of water purification, the method of adsorption by bioadsorbents is considered as a simple, efficient and inexpensive method. In the present study, walnut shell modified with polyaniline nanofibers (PANI/WNS) has been used for removal of methyl orange dye. This modified adsorbent is a good candidate since it has favorable characteristics including suitable morphology and positively charged functional groups for removal of anionic dyes.

    Methods

    PANI/WNS was prepared through aniline polymerization reaction on the surface of walnut shell particles and characterized using FTIR, FESEM, EDX, BET and XRD techniques. The effect of various physical and chemical parameters such as initial pH, contact time, adsorbent dose and initial dye concentration on the removal rate of methyl orange was studied and optimized. Also, thermodynamic parameters such as ΔH, ΔS and ΔG were investigated.

    Findings

    The adsorbent is able to remove methyl orange dye in acidic environment. Optimization of the effective parameters on the adsorption process showed that the maximum methyl orange removal was obtained under conditions of pH 3, contact time of 140 min, adsorbent dosage of 0.35 g/L and dye initial concentration of 50 mg/L. Evaluation of laboratory data by different isotherm models showed that the highest correlation coefficient is related to Langmuir isotherm model and is equal to 0.9975, which indicates that the dye adsorption process is limited to a monolayer Also, the maximum adsorption capacity for methyl orange dye was obtained as 243.9 mg/g at 25°C, which is a significant amount compared to similar adsorbents reported in the literature and indicates the high ability of the studied modified bioadsorbent for removal of anionic dyes such as methyl orange. In addition, based on the results of the kinetic studies, the pseudo-second order model showed a better description of the laboratory data. Thermodynamic studies showed that the adsorption of the dye is a favorable, spontaneous and endothermic process.

    Keywords: dye removal, polyaniline modified biosorbent, isotherm, kinetics, thermodynamics
  • Zahra Sadat Mahdavi Moghadam, Jafar Khademzadeh Yeganeh *, Saeedeh Mazinani, MohammadReza Kalaee Pages 455-468

    Hypothesis: 

    Nowadays, polymer nanofibers have been extensively used in different industries especially for medical applications. Electrospinning is a simple, versatile and cost-effective technique to prepare nanofibers. For biomedical applications such as tissue engineering poly(lactic acid) (PLA), a biocompatible and biodegradable polymer, has gained great interest. To improve the physical and mechanical properties of electrospun PLA, nanofibers and nanoparticles can be included.

    Methods

    PLA nanofibers were prepared through electrospinning. Silver nitrate was added to increase the conductivity of electrospinning solution, resulting in finer nanofibers. To improve morphology and mechanical properties of the electrospun fibers, silicone rubber nanoparticles (NSR) were added into the electrospinning solution. Scanning and transmission electron microscopies (SEM and TEM) were employed to investigate the morphology of electrospun nanofibers and dispersion of nanoparticles, respectively. To investigate thermal and mechanical properties of the obtained nanofibers, differential scanning calorimetry (DSC) and tensile test were used.

    Findings

    To obtain poly(lactic acid) electrospun nanofibers with fine and defect-free morphology, PLA was dissolved in a mixture of dichloromethane and dimethylformamide (DCM/DMF) solvents with a volumetric ratio of 3/2 Electrospinning solution with 7% poly(lactic acid) containing 0.5% (by wt) silver nitrate led to defect-free nanofibers with a diameter of less than 200 nm. Inclusion of silicone rubber nanoparticles of 1% resulted in finer nanofibers with a diameter of about 123 nm. This was attributed to enhanced elasticity of the solution with addition of elastomeric nanoparticles. Adding silicone rubber nanoparticles increased the cold crystallization temperature and decreased the crystallinity of polylactic acid. Toughness of nanofibers considerably increased in the presence of silicone rubber nanoparticles without sacrificing modulus and strength, indicating high capability of NSR as an impact modifier

    Keywords: poly(lactic acid), electrospinning, silicone rubber nanoparticles, morphology, mechanical properties
  • Hogatallah Ziyaei, Mehdi Haji Abdolrasouli, MohammadAli Mirzai * Pages 469-486

    Hypothesis: 

    Among the types of bioplastics, poly(lactic acid) (PLA) has the ability to compete with petroleum-based polymers due to its favorable properties such as high tensile strength and high modulus of elasticity. Brittleness is the main disadvantage of PLA which limits its practical applications in some industrial fields like packaging and textile. Blending of PLA with other flexible bioplastics like polycaprolactone (PCL) and adding nanoparticles like graphene into PLA are among the techniques that can be used to balance the stiffness and toughness of PLA.

    Methods

    Nanocomposites based on PLA/PCL/graphene (G) were prepared by melt mixing using an internal mixer with direct feeding method. In all samples the weight ratio of PCL dispersed phase to PLA matrix phase was 30:70, and three different weight percentages of nanographene (0.5, 1 and 2) were used. A rheometric mechanical spectrometer (RMS), X-ray diffractometer (XRD), and a scanning electron microscopy (SEM), as well as tensile and differential scanning calorimetry (DSC) measurements were used to study the microstructure, morphology, mechanical and thermal properties, respectively.

    Findings

    The results of XRD showed that graphene nanoparticles are well dispersed in the polymer matrix. The SEM results demonstrated that incorporation of graphene nanoparticles into the PLA/PCL sample led to a decrease in the PCL droplet size. The melt linear viscoelastic measurements showed that incorporation of 2% (by wt) of nanographene into PLA/PCL sample enhanced the storage modulus and complex viscosity by about 200 and 400% due to well-dispersion of nanoparticles in the matrix that led to the formation of a 3D network between nanographene and/or nanographene-polymer chains. The tensile test results showed that the elastic modulus tensile strength, and elongation-at-break increased by 126.63%, 80.48%, and 97.36% respectively, by adding 2% graphene nanoparticles to the PLA/PCL sample. The results of the thermal tests also showed that the addition of nanographene and PCL to the PLA polymer causes the nucleation effect and the creation of active nucleation centers, and the crystallinity percentage of the PLA phase increases, but the effect of PCL in this research was more evident than that of nanographene.

    Keywords: poly(lactic acid), polycaprolactone, graphene nanoparticles, microstructure, mechanical properties
  • Mahaan Ghorashi, Mohammad Alimardani *, Seyed Mostaffa Hosseini Pages 487-500

    Hypothesis: 

    To enhance the crack growth resistance of rubber composites one strategy is to embed mechanisms for viscoelastic dissipation. This can be fulfilled by enlarging the bound rubber content through either increasing the filler-filler or filler-polymer interactions. Improving the filler-polymer interaction through surface modification of silica by silanes is not a favorable route because of the adverse impact of surface modification on lowering the share of filler-filler interaction on the bound rubber content. Modification of the rubber backbone appears to be a proper alternative. The difference in the .performance of these two methods can be observed well in peroxide-cured rubbers

    Methods

    Present contribution performs a comparative study on the impact of modification in rubber or reinforcing silica on the crack growth resistance of peroxide-cured natural rubber (NR). For NR/silica composites, the modifications in rubber and silica are respectively conducted by grafting maleic anhydride or the bi-functional silane of bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfide (TESPT). For the case of maleic anhydride grafting, the influence of initiation by thermal and chemical routes is also compared

    Findings

    Results revealed that the modification of the rubber with maleic anhydride leads to an increase in the polymer-filler interactions and the bound rubber content. This imparts a favorable balance in mechanical strength and resistance to crack growth of the resulting composite. Tearing resistance of the system containing maleated rubber in the high loading range of silica showed a significant increase of about 150% compared to a neat rubber system filled with unmodified silica. It was suggested that the chemical crosslink density and viscoelastic dissipation are, respectively, the controlling mechanisms of tear resistance in low and high loading range of silica.

    Keywords: natural rubber, silica, mechanical strength, Crack growth resistance, Bound rubber
  • Maryam Eskandari, Abdolreza Moghadassi, Samaneh Bandehali * Pages 501-513

    Hypothesis:

     Carbxylated graghene oxide nanosheets were synthesized and the nanosheets were applied to the surface modification of the polyethersulfonebased nanofiltration membranes for water treatment.

    Methods

    Different concentrations of the synthesized carboxylated graphene oxide nanosheets were used as the surface modifiers to prepare the PES/PEI c-GO nanofiltration membranes. The prepared membranes were analyzed by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), 3D surface images (AFM) and X-ray diffraction (EDX) spectroscopy. The permeability and the separation performance of the constructed membranes were evalueted by the water contact angle, water content, the flow of pure water and the rejection of sodium sulfate salt and heavy metals.

    Findings

    the FTIR analysis showed the formation of favorable bonds in the synthesized carboxylated graphene oxide nanosheets and the fabricated membranes. The membrane surface modification by c-GO nanosheets led to a decrease in membrane roughness and the contact angle decreased from 75° for the neat membrane to 36° for M1 at 0.001 g of carboxylated graphene oxide nanosheets. Moreover, the water content increased and M2 showed the highest water content. The highest pure water flux was obtained at 13.065 L/m2.h for the constructed M2 membrane containing 0.01 g of carboxylated graphene oxide nanosheets. In addition, the highest rejection of sodium sulfate salt (Na2SO4) was observed 67.5 % for the M3 membrane containing 0.1 g of c-GO nanosheets and the highest rejection of copper nitrate (Cu(NO3)2) was obtained 87.21% for the M1 membrane containing 0.001 g of c-GO nanosheets. Furthermore the obtained results indicated the improvement of the anti-fouling properties of the modified membranes containing carboxylated graphene oxide nanosheets compared to the base membrane.

    Keywords: Nanofiltration membrane, graphene oxide, polyether sulfone, water refinery, surface modification