دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال نوزدهم شماره 6 (پیاپی 86، بهمن و اسفند 1385)

در این پژوهش، افزایش ثبات شستشوی رنگینه مستقیم روی الیاف پشم و نایلون 6 با استفاده تاننهای طبیعی و مصنوعی (سینتان) به روش پس عمل آوری بررسی شده است. برای اندازه گیری مقدار رنگینه جذب شده روی نمونه در زمان رنگرزی، مقدار رنگینه خارج شده از نمونه در اثر شستشو و تعیین ثبات شستشو، از روش طیف نور سنجی انتقالی استفاده شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که استفاده از تاننها و به ویژه تاننهای طبیعی باعث افزایش قابل توجه شده ثبات شستشوی رنگینه های مستقیم روی هر دو نمونه پشمی و نایلونی می شود.

در این پژوهش، با بکارگیری روش شبیه سازی مونث کارلو، خواص مختلف کوپلیمرهای خطی دوتایی به ویژه نحوه تغییر ریزساختار آنها در برابر عوامل مربوط به کوپلیمر شدن ارزیابی شد. در این راستا، با ارایه الگوی مناسب و جدید برای واکنش شروع، ضمن تصحیح ضعفهای مربوط به الگوهای قبلی ارایه شده توسط سایر پژوهشگران، شبیه سازی انجام شده تا حد بسیار زیادی به واقعیت نزدیک شده است. نتایج بدست آمد نشان می دهد که در تمامی سامانه های کوپلیمرشدن دوتایی، در ترکیب درصدی خاص از خوراک، زنجیرهای تولید شده حداکثر تناوب را دارند، به طوری که اعمال این شرط در شرایط کوپلیمر شدن واقعی امکان تولید کوپلیمرهایی با ویژگی های خاص و مطلوب را امکان پذیر می کند. افزون بر این، ترسیم منحنی های توزیع عددی و وزنی طول توالی های همگن برای هر یک از مونومرهای بکاررفته، امکان ایجاد تصویرهای مجازیی را میسر می کند که معرف خوبی از ریزساختار واقعی کوپلیمرهاست، به طوری که دسترسی به چنین اطلاعاتی با روش های تحلیل تجربی امکان پذیر نیست یا بسیار گران و دشوار است.

روش سوراخکاری مرکزی برای تعیین تنشهای پسماند در مواد مختلف بکار برده شده است. ضرایب تطابق، کرنشهای رها شده روش سوارخکاری مرکزی را به تنشهای پسماند موجود در سازه تبدیل می کند. در مواد ناهمسانگرد برای تبدیل کرنشهای رها شده روش سوراخکاری مرکزی به تنشهای پسماند موجود در سازه روش های متفاوتی ارایه شده است. در این روش ها تعداد ضرایب تطابق از دو ضریب تا یک ماتریس ضرایب 3×3 تغییر کرده است. در این پژوهش، با استفاده از حل دقیق تنش و کرنش در صفحه ای ناهمسانگرد، ضرایب تطابق روش سوراخکاری مرکزی برای مواد ناهمسانگرد معین شده است. بدین منظور با فرض تنش صفحه ای، تنش و کرنش در نقاط کرنش سنجی یک کرنش سنج روزت در صفحه بدست آمده است. با ایجاد سوراخی دایره ای در مرکز روزت توزیع تنش و کرنش تغییر می کند. با تعیین توزیع تنش در نقاط کرنش سنجی روزت اطراف سوراخ، توزیع کرنش شعاعی قابل محاسبه است. بنابراین، می توان کرنش رهاشده در روش سوراخکاری مرکزی را به طور تحلیلی محاسبه کرد. با این روش ضرایب تطابق برای هر ماده ناهمسانگرد و هر درجه ای از خواص ناهمسانگردی به طور تحلیلی قابل بیان است. این ضرایب مستقل از بارگذاری بوده، تنها به خواص ماده ناهمسانگرد و نسبت شعاع روزت به شعاع سوراخ وابسته اند. روش ارایه شده در این پژوهش نه تنها محدود به حالات خاص ناهمسانگرد نیست، بلکه با ارایه معادلات صریحی برای هر آرایه از ماتریس ضرایب محاسبه ضرایب را بسیار ساده می کند. همچنین، خواص مواد و نسبت قطر سوراخ به قطر روزت در معادلات ظاهرشده نیاز به تهیه جدول و میان یابی را حذف می کند. در ابتدا نتایج عددی به شکل منحنی برای لایه ناهمسانگردی کربن- اپوکسی T300.5208 نمایش داده شده است. در ادامه، ضرایب تطابق برای چند کامپوزیت تک جهتی، با استفاده از حل تحلیلی ارایه شده، محاسبه شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از روش تحلیلی با نتایج شبیه سازی فرایند سوراخکاری مرکزی به روش اجزای محدود بیانگر صحت روش انجام شده در محاسبه ضرایب تطابق و خطای کمتر از 10 درصد بین نتایج تحلیلی و نتایج عددی است.

با توجه به توسعه روزافزون مصرف پلی پروپیلن در صنعت، بهینه سازی شرایط تولید و خواص مهندسی این پلیمر مورد نظر پژوهشگران و تولید کنندگان است. افزودن عامل هسته زا به عنوان روشی مناسب برای اقتصادی کردن فرایند تولید و بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی پلی پروپیلن پیشنهاد شده است. در این پژوهش، اثر افزودن عامل هسته زا بر خواص همو و کوپلی پروپلین بررسی شده است. از سدیم بنزوات و بیس (پارامتیل دی بنزیلیدن) سوربیتول به عنوان عامل هسته زا? استفاده شد. گرماسنج تفاضل پویشی و پراش پرتو X به ترتیب برای تعیین دمای تبلور و مقدار بلورینگی و میکروسکوپ نوری قطبیده به منظور مطالعه ساختار گویچه ای نمونه ها بکار گرفته شد. اثر عامل هسته زا روی خواص مکانیکی از جمله تنش تسلیم، مدول کشسان و استحکام ضربه بررسی شد. اثر عوامل هسته زا روی افزایش دمای تبلور پلی پروپیلن در همه موارد مشاهده شد. افزودن مشتقات سوربیتول به پلی پروپیلن دمای تبلور را بیش از 20?C افزایش می دهد با استفاده از عامل هسته زا مقدار بلورینگی، تنش تسلیم و مدول کشسان نیز افزایش می یابد. اما استحکام ضربه با افزایش مقدار عامل هسته زا از مقداری حداکثر عبور می کند.

در این پژوهش، برای اولین بار در ایران، غشاهای الیاف توخالی پلی سولفون به روش وارونگی فاز مرطوب- خشک ساخته شد. سپس آثار فاصله هوایی و نوع حلال برساختار غشاهای ساخته شده بررسی شد. اثر نوع حلال برساختار غشای الیاف توخالی با حلالهای دی متیل فرمامید و –N متیل پیرولیدین در ساخت محلول پلی سولفون منجر به لایه های سطحی با خلل و فرج انگشتی در ساختار غشا شد. در حالی که الیاف ساخته شده از محلول پلی سولفون در حلال دی متیل فرمامید لایه های سطحی با ساختار اسفنجی شکل دارند. تفاوت در شکل شناسی غشای پلی سولفون در حلال –N متیل پیرولیدن و دی متیل فرمامید ناشی از تفاوت در قابلیت انحلال پذیری و مقدار برهمکنش حلال- ضد حلال بکار رفته است که با مقدار پارامتر انحلال پذیری هانسن توضیح داده شد. در ضمن، مشاهده شد که با افزایش فاصله هوایی، قطر خارجی الیاف و نیز تخلخل ایجاد شده در لایه های سطحی الیاف کاهش یافته، در نتیجه تراکم سطح بیرونی الیاف افزایش می یابد.

تخلیه هاله در فشارجو و هوا برای اصلاح سطح پلیمرها و همچنین نمونه های نساجی پیشنهاد و استفاده می شود. در صنعت نساجی، سنگ شور و آنزیم شور کردن نمونه رنگرزی شده با رنگینه نیل، مستلزم مصرف مواد و هزینه های زیاد و نامطلوب برای محیط زیست است. تخلیه هاله را می توان جایگزین مناسبی برای این روش دانست. در آ‍زمایشهای اولیه نتایج حاصل از رنگبری با هاله روی پارچه جین مثبت بود. بنابراین، برای بهبود روش آزمایش و تحلیل نتایج، فیلم سلولوزی جایگزین پارچه پنبه ای شد. نتایج بدست آمده روی فیلم سلولوزی واضح تر و مشهود تر است. در این پژوهش، فیلم سلولوزی رنگرزی نشده و رنگرزی شده با رنگینه نیل، در معرض توانها و تعداد دورهای مختلف تخلیه هاله قرار گرفت. با استفاده از طیف نورسنج جذبی مقدار جذب و پارامترهای b*, a*, L* ارزیابی شد. تغییر در ساختار سطحی فیلمها با میکروسکوپی الکترون پویشی و طیف سنجی زیرقرمز بررسی شد. زاویه تماس در نمونه ها نیز اندازه گیری شد. نتایج رنگ سنجی افزایش L* و کم رنگ شدن به همراه تغییر ته رنگ و نتایج تصاویر میکروسکوپی و طیف سنجی، کنده شدن سطح فیلم و شکستن پیوندهای هیدروژنی را نشان می دهد که افزایش در جذب آب نمونه ها با اندازه گیری زاویه تماس و کاهش زاویه تماس در روند عملیات، مشهود است.

دستگاه تحلیل فرایند لاستیک، نوعی رئومتر دو مخروطی است که به طور خاص به منظور اندازه گیری مشخصات دینامیکی الاستومرهای خام و آمیزه های پخت نشده و پخت شده طراحی شده است. در این پژوهش، اثر پرکننده دوده بر خواص آمیزه SBR پرشده با آن بررسی شده است. آزمونهای برش سنجی و پخت انجام شد. سپس اثر اندازه ذره و مقدار دوده بر خواص ویسکوالاستیک و پخت آمیزه ها بررسی شده است. نتایج بررسی ها نشان می دهد ناحیه ویسکوالاستیک خطی نمونه ها با افزایش مقدار دوده در آنها کوچکتر شده، به عبارت دیگر حساسیت مدول به تغییرات برش در مقادیر بیشتر دوده، افزایش می یابد. در منحنی های حاصل از آزمون برش سنجی با افزایش محتوای دوده مدول کشسان افزایش و عامل اتلاف (tan?) کاهش می یابد. در تمامی موارد اثر ریزتر شدن اندازه ذره دوده مشابه با افزایش مقدار آن در آمیزه است. تغییر در نوع و مقدار دوده آثار قابل توجهی بر نحوه پخت آمیزه ها دارد. نمونه های دارای پرکننده بیشتر یا ذرات کوچکتر دوده، مقادیر گشتاور پخت کشسان(S¢) و گرانرو(S?) بیشتری نشان می دهند. سرعت فرایند و ولکانش در این موارد بیشتر بوده، پخت در زمانهای کمتری انجام می شود. کمیت دیگر محاسبه شده از نتایج پخت با دستگاه تحلیل فرایند لاستیک درصد کاهش منحنی S? است که ارتباط نزدیکی با کشسانی دارد. با افزایش محتوای دوده و سطح ویژه آن (کاهش اندازه ذره) مقدار کاهش گشتاور گرانر و (DS?) و در نتیجه کشسانی کاهش می یابد.

در این پژوهش، اثر پلیمرهای طبیعی (کربوکسی متیل سلولوز، کیتوسان و سدیم آلژینات) و منعقد کننده های شیمیایی (آلومینیوم سولفات، آهن (III) سولفات، آهن ((III کلرید و آهک) بر آبگیری لجن حاصل از تصفیه فاضلاب شهری بررسی شده است. بدین منظور از تعیین زمان صاف کردن و اندازه گیری مقدار رطوبت کیک لجن حاصل برای سنجش قابلیت آبگیری لجن استفاده شده است. در این راستا، ابتدا pH بهینه برای آبگیری لجن و سپس غلظت بهینه منعقد کننده برای حداقل زمان صاف کردن معین شده است. براساس نتایج آزمایشها، از میان منعقد کننده های شیمیایی آهن (III) سولفات مناسبترین ماده برای آبگیری لجن فعال برگشتی و آهن (III) کلرید بهترین منعقد کننده برای لجن هضم شده هوازی ارزیابی شد. بررسی نتایج نشان می دهد سرعت آبگیری لجن در مقایسه با نمونه های شاهد به ترتیب در حدود 77.5 و 80 درصد افزایش یافته است. از میان پلیمرهای طبیعی مورد استفاده نیز کیتوسان با حداقل مقدار مصرف در مقایسه با سایر منعقد کننده ها، سرعت آبگیری لجن هضم شده را 61 درصد افزایش می دهد. در این حالت مقدار رطوبت لجن در مقایسه با نمونه شاهد 13 درصد کاهش می یابد.