دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال بیستم شماره 1 (پیاپی 87، فروردین و اردیبهشت 1386)

تهیه اسفنج های پلیمری به روش اکستروژن در دهه های اخیر اهمیت بسزایی یافته است. امروزه پرمصرف ترین اسفنج های پلیمری که با این روش تهیه می شوند، اسفنج های پلی استیرن و پلی اتیلن سبک هستند. پلی اتیلن به دلیل جذب آب بسیار کم، فرایند پذیری مناسب، قابلیت تولید اسفنج هایی با چگالی مختلف و سلول های بسته به روش پیوسته، خواص الکتریکی و مقاومت آب و هوایی عالی ویژگی ممتازی در تولید اسفنج دارد. در این پژوهش، تولید اسفنج پلی اتیلن سبک با عوامل پف زای شیمیایی به روش اکستروژن با طراحی حدیده و کالیبره کننده مناسب بررسی شده و اثر زاویه ورودی حدیده و اجزای فرمولبندی بر مقدار انبساط و شکل شناسی اسفنج ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که تولید اسفنج پلی اتیلن در اکسترودرهای معمول برای پلی اولفین ها تنها با تغییر طراحی حدیده ممکن و میسر است.

در این پژوهش، سینتیک پخت آمیزه لاستیک SBR با استفاده از آزمون های رئومتری (همدما) و اندازه گیری مستقیم دما به کمک دستگاه چندثباتی (ناهمدما) و دستگاه تحلیل فرآیند لاستیک بررسی شد. پس از تهیه آمیزه درینبوری و آسیاب دوغلتکی با استفاده از آزمون های رئومتری در دماهای متفاوت، مقادیر مختلف پیشرفت پخت و مشتق آن بر حسب زمان محاسبه و با استفاده از برازش غیرخطی داده ها به وسیله نرم افزار، پارامترهای سینتیکی مدل های مختلف محاسبه و مقدار متوسط خطا برای هر مدل معین شد. با استفاده از عوامل محاسبه شده برای مدل ها در دما و زمان هایی که به طور مستقیم به وسیله دستگاه چند ثباتی از آمیزه در مرکز قالب، اندازه گیری شده و اعمال پروفیل دما- زمان به دستگاه تحلیل فرایند لاستیک (RPA)، مقادیر درجه پیشرفت پخت (ناهمدما) محاسبه شد. سپس به کمک روش های مشتق گیری و انتگرال گیری عددی با استفاده از شرایط اولیه مشخص، این نتیجه بدست آمد که مدل خود کاتالیزوری با نتایج دستگاه RPA توافق بسیار خوبی را نشان می دهد. بدین ترتیب به کمک مدل خود کاتالیزوری می توان تفسیر مناسبی از رفتار پخت آمیزه در شرایط همدما و ناهمدما بدست آورد.

در این پژوهش، نمونه های غشای کوپلیمر اتیلن- وینیل استات با انحلال دو نوع اتیلن- وینیل استات (EVA) با مقادیر 18 و 28 درصد وزنی وینیل استات به روش وارونگی فاز گرمایی در حلال تتراهیدروفوران ساخته و از نظر شکل شناسی و گاز تراوایی بررسی شدند. آزمایش های تراوایی گازهای اکسیژن، نیتروژن و کربن دیوکسید در محدوده فشارهای عملیاتی 2 تا 11 atm انجام شد، همچنین شکل شناسی غشاهای ساخته شده به وسیله میکروسکوپ الکترون پویشی مشخص شد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که تراوایی کربن دیوکسید به طور قابل توجهی بیشتر از گازهای اکسیژن و نیتروژن بوده و مقدار تراوایی اکسیژن و نیتروژن در هر دو نوع EVA با تغییرات فشار ثابت است، در حالی که تراوایی کربن دوکسید با افزایش فشار از 18 به 23barrer در EVA با 28 درصد وزنی وینیل استات و از 15 به 20barrer در EVA با 18 درصد وزنی وینیل استات افزایش یافته است. همچنین، افزایش مقدار گروه های وینیل استات موجب افزایش تراوایی کربن دیوکسید در پلیمر شد. تغییرات گزینش پذیری O2/N2 با تغییر فشار بر خلاف CO2/N2 ناچیز است. بررسی های شکل شناسی ساختار غشاهای تهیه شده، وجود ساختار پوسته ای پیوسته نامتقارن، مرکب از پوسته چگال بسیار نازک را با زیر لایه متخلخل نشان می دهد.

پلیمر شدن پلی اتیلن سنگین با استفاده از کاتالیزور THT در فشار 7bar و دمای 70oC به طور نیمه پیوسته در راکتور 5 لیتری به حالت دوغابی و بدون استفاده از هیدروژن به عنوان عامل انتقال زنجیر و کنترل کننده وزن مولکولی انجام شد. در این مطالعه، اثر کمک کاتالیزورهای مختلف شامل تری اتیل آلومینیم، تری ایزوبوتیل آلومینیم و تری –n اکتیل آلومینیم بر سینتیک پلیمر شدن بررسی شد. همچنین، برای بررسی اثر دما و فشار، با استفاده از کمک کاتالیزور و تری اتیل آلومینیم، پلیمر شدن در دما و فشارهای مختلف انجام شد. مشاهد شد، با افزایش غلظت کمک کاتالیزور نسبت به تیتانیم سرعت پلیمرشدن افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری بهینه کاهش می یابد. همچنین، هنگامی که از کمک کاتالیزور تری اتیل آلومینیم استفاده می شود، پلیمر شدن با سرعت و بازده بیشتری نسبت به تری ایزوبوتیل آلومینیم و تری –n اکتیل آلومینیم انجام می شود. کمک کاتالیزور تری ایزوبوتیل آلومینیم فعال تر از کمک کاتالیزور –n اکتیل آلومینیم است. همچنین، اثر غلظت هر سه کمک کاتالیزور بر سرعت پلیمرشدن، مطابق با معادلات Longmuir-Hineshelwood بدست آمد. نتایج نشان می دهد که نمودار واکنش پذیری کاتالیزور بر حسب دما دارای مقداری حداکثر در دمای 70oC است. در این میان مشخص شد که سرعت پلیمر شدن با توان 1.69 فشار مونومر متناسب است.

آمیخته های پلی یورتانی بر پایه (کاپرولاکتون) و پلی (وینیل کلرید)، به منظور بررسی اثر حافظه شکلی تولید شده اند. پلی یورتان مورد نظر شامل فازهای بسیار ریز نرم و سخت است، که فاز نرم یا دیول آن از پلی (کاپرولاکتون) و فاز سخت آن از مجموعه متیلن بیس فنیل دی ایزوسیانات و زنجیرافزای بوتال دیول تشکیل شده است. آمیخته های پلی یورتان با پلی (وینیل کلرید) که درصد وزنی PVC آن 0، 20، 30، 40، 60 و 80 است. به روش محلول در حلال دی متیل استامید تهیه شده و سازگاری، خواص کششی و مقدار پراکندگی یک فاز در فاز دیگر ارزیابی شده است. وجود یک دمای انتقال در نمودارهای حاصل از آزمون های دینامیکی- مکانیکی و جابه جایی محل پیک ها با تغییر ترکیب درصد در طیف های زیر قرمز، سازگاری دو پلیمر را نشان می دهند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی و نوری نیز گویای پراکندگی مناسب دو پلیمر در یکدیگرند. بررسی طیف های FTIR نشان می دهد که شدت جدایی فاز میان فاز نرم و سخت با افزایش درصد PVC افزایش می یابد. ارزیابی نتایج نشان می دهد، آمیخته های یاد شده مستعد داشتن اثر حافظه شکلی اند.

رشد روزافزون مصرف بطری های PET باعث توسعه روش های مختلف برای بازیافته این مواد شده است. یکی از روش های مقرون به صرفه برای این امر بازیافت مکانیکی است. در این پژوهش از طریق بازیافت مکانیکی، آمیخته الیاف PP/PET با درصدهای متفاوت PET در دو گروه، دارای PET خالص و بازیافتی، به روش مذاب ریسی تولید شده است. خواص آمیخته ها با آزمون های کشش، میکروسکوپی نوری و الکترونی بررسی شد. براساس آزمون کشش، استحکام کششی الیاف دارای PET بازیافتی کمتر از الیاف دارای PET خالص است، در حالی که ازدیاد طول تا پارگی آنها مقادیر بیشتری است. طبق تصاویر میکروسکوپ نوری و الکترونی، در هر گروه الیاف دارای PET خالص و بازیافتی، در ترکیب درصد میانی عدم انسجام در نمونه ها مشاهده می شود. به طور کلی نتایج نشان می دهد که خواص الیاف دارای PET بازیافتی با الیاف دارای PET خالص قابل رقابت است.

در این پژوهش، اثر وجود خاکرس اصلاح شده بر کارایی مکانیکی رزین اپوکسی ارزیابی شده است. مطالعات به روش پراش پرتو X و میکروسکوپی الکترون عبوری نشان می دهد که توزیع خاکرس اصلاح شده در زمینه پلیمری از نوع بین لایه ای است. بررسی نتایج آزمون های مکانیکی نشان می دهد که وجود خاک رس اصلاح شده در زمینه اپوکسی موجب افزایش استحکام تسلیم فشاری، مدول کششی و چقرمگی شکست نانوکامپوزیت نسبت به اپوکسی خالص می شود. با بررسی های میکروسکوپی نیز مشخص شد که سازوکار افزایش چقرمگی این نوع نانوکامپوزیت ها ناشی از انحراف ترک، تشکیل سطوح جدید و شکست توده های خاک رس است.

خواص فیزیکی- مکانیکی اسفنج های پلی یورتانی سخت تا حد زیادی به شرایط فرآیند تهیه آنها بستگی دارد. بسته به شرایط فرآیند ساخت، استحکام فشاری و شکل شناسی سلول های تشکیل شده در جهت موازی با جهت بالا آمدن اسفنج یا جهت عمود بر آن کاملا متفاوت است. دراین پژوهش، استحکام فشاری و شکل شناسی سلولی اسفنج های پلی یورتانی سخت تهیه شده از 4، 4- دی فنیل متان دی ایزوسیانات و پلی ال پل استری بررسی شده است. در شرایط فرایندی مختلف و با استفاده از قالب فلزی بسته به ارتفاع 20cm، قالب کاغذی بسته به ارتفاع 50cm و قالب کاغذی باز به ارتفاع 50cm نمونه های آزمون اسفنجی با گستره چگالی 75 تا 200kg/m2 تهیه شدند، استحکام فشاری و شکل شناسی اسفنج ها به کمک میکروسکوپ الکترون پویشی بررسی شد. نتایج نشان می دهد که استحکام فشاری و شکل شناسی سلولی اسفنج های تشکیل شده در جهت موازی و عمود بر جهت بالا آمدن اسفنج در قالب های بسته و قالب های با ارتفاع کم تفاوت چندانی با هم ندارند. در حالی که استحکام و مدول فشاری اسفنج های تهیه شده در قالب باز و با ارتفاع زیاد، در جهت موازی بسیار بیشتر از جهت عمود بر آن است و اسفنج خواص ناهمسان دارد.

در این پژوهش، دو نوع پلی استیرن پر مصرف مورد استفاده برای ساخت ظروف یک بار مصرف شامل پلی استیرن، معمولی و پلی استیرن فشرده، در معرض تخریب گرمایی قرار گرفتند. واکنش های تخریب در مجاورت کاتالیزورهایی مانند سولفات های فلزی آبدار و بدون آب، اکسیدها و هیدورکسیدهای فلزی در دماهای 280-350oC انجام شد و محصول مونومر خام استیرن بدست آمد. به منظور دستیابی به شرایط بهینه واکنش، اثر عواملی مانند نوع کاتالیزور، درصد کاتالیزور، دما، نوع ماده اولیه و کاربرد فشار کم بر بازده واکنش تخریب بررسی شد. بازده واکنش در بهترین شرایط، 87 درصد بود. بررسی نتایج آزمایش ها نشان می دهد که انجام واکنش تخریب گرمایی در شرایط فشار کم، بازده واکنش را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.

یکی از راه های مقابله با مشکل خوردگی در بتن تقویت شده با فولاد، استفاده از میلگردهای کامپوزیتی است. در این پژوهش، میلگردهای کامپوزیتی با سه هندسه سطح متفاوت تهیه و بررسی شدند. این اشکال شامل ایجاد آج روی میله پولترود شده با استفاده از دورپیچ الیاف پیوسته آغشته به رزین، پاشش شن روی سطح میله با استفاده از اتصال دهنده رزینی و تلفیق این دو روش است. به منظور مقایسه، از میله با سطح صاف نیز در آ‍زمایش ها استفاده شد. برای ارزیابی چسبندگی میلگرد به بتن، میلگردها با طول های جاگذاری (12cm)10 و 15 برابر قطر ریشه میلگرد (18cm) در پایه های بتنی استوانه ای قرار داده شد و نیروی لازم برای بیرون کشیدن آنها و رفتار نیرو- جابه جایی بررسی شد. نتایج نشان می دهد که افزایش زبری به هر روش، در افزایش مقدار چسبندگی میلگرد به بتن اثر مثبت دارد. میلگردها با سطوح صاف و بدون آج کمترین استحکام چسبندگی را دارند، پس از آن به ترتیب میلگرد با آج دورپیچ و میگلرد با آج دورپیچ و شن پاشی شده (آج دوگانه) در مرابت بعدی قرار می گیرند. مقدار استحکام چسبندگی میلگردهای آجدار تابع مقدار چسبندگی آج به مغزی میلگرد پولترود شده است. همچنین، در طول جاگذاری 12cm میلگردها با آج دوگانه چسبندگی بهتری به بتن دارند. اما، در طول جاگذاری 18cm کارایی میلگرد با آج دوگانه و میلگرد با آج دورپیچ ساده به هم نزدیک بوده، نیروی چسبندگی میلگرد با آج دورپیچ اندکی بیشتر از میلگرد با آج دوگانه است. درتمام موارد، سطوح شن پاشی ساده و دورپیچ ساده به هنگام آزمون بیرون کشی، از مغزی میلگرد جدا می شوند. در مجموع کارایی میلگردها با آج دوگانه در چسبندگی به بتن بهتر از سایر میلگردها ارزیابی شد.