دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال بیستم شماره 3 (پیاپی 89، امرداد و شهریور 1386)

در این پژوهش، مدل کاملی برای راکتور مخزنی هم زن دار برای پلمیر شدن اتیلن در مجاورت کاتالیزورهای ناهمگن زیگلر- ناتا ارایه شده است. در مدل یاد شده علاوه بر وجود مراکز فعال چندگانه اثر دیگر پارامترهای مهم از جمله غلظت کاتالیزور، کمک کاتالیزور، هیدروژن، مونومر، ناخالصی ها و فشار روی متوسط های جرمی و عددی طول زنجیر محصول پلیمری، متوسط شاخص چند توزیعی محصول پلیمری و زمان اقامت مورد نیاز راکتور در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش غلظت کاتالیزور، هیدروژن، حلال و کمک کاتالیزور، متوسط های وزنی و عددی طول زنجیرهای پلیمری کاهش می یابد. در حالی که با افزایش غلظت مونومر و فشار سامانه متوسط های وزنی مولکولی افزایش می یابد. اثر عوامل سامانه بر شاخص چند توزیعی و زمان اقامت روندی یکسان ندارد و در برخی از مقادیر روند وابستگی تغییر می کند.

با استفاده از کاتالیزور نسل پنجم زیگلر- ناتا هموپلیمر پلی پروپیلن با نظم فضایی و جریان پذیری زیاد در مونومر مایع سنتز شد. واکنش کاتالیزور به هیدروژن، در حداکثر محصول دهی کاتالیزور، بررسی گردید. با تغییر مقدار هیدروژن از صفر تا 1400ppm، شاخص جریان مذاب هموپلیمر از 0.4 تا 300g/10min افزایش یافت. نتایج حاکی از تغییرات خطی شاخص جریان مذاب هموپلیمر با مقدار هیدروژن است. اثر الکترون دهنده خارجی بر نحوه عملکرد کاتالیزور نیز بررسی شد. نتایج نشان می دهد که برای کاتالیزورهای نسل پنجم زیگلر- ناتا الکترون دهنده خارجی باعث افزایش نظم فضایی محصول می شود. اما پاسخ کاتالیزور به هیدروژن و نیز محصول دهی آن را کاهش می دهد. افزون بر این، با استفاده از این کاتالیزورها می توان محصولاتی با وزن مولکولی کم به همراه توزیع باریک وزن مولکولی تولید کرد که نسبت به انواع با رئولوژی کنترل شده پلی پروپیلن از لحاظ هزینه تولید و فرایندپذیری برتری دارند. کاربرد عمده این پلیمرها به عنوان ماتریس هموپلیمر در پلیمر شدن متوالی برای سنتز کوپلیمرهای ضربه پذیر است.

میرایی امواج مکانیکی با پلیمرها در کاربردهای مختلف همچون استتار ادوات نظامی، ممانعت از انتقال انرژی ارتعاشی به سازه و تقلیل صداهای ناخواسته اهمیت زیادی دارد. مبنای وقوع این پدیده دینامیک بخشی زنجیرهای تشکیل دهنده مواد پلیمری است. در این طرح، جذب صوت نرمال و ضریب تقلیل فراصوت لاستیک استیرن- بوتادی ان (SBR) حاوی 10 درصد وزنی ذرات پلی استیرن تک اندازه با قطرهای مختلف (80nm تا (500m در محدوده بسامد ارتعاش، صوت و فراصوت به کمک آزمون های تحلیل دینامیکی- مکانیکی گرمایی اندازه گیری شد. براساس نتایج، سطح زیر منحنی میرایی سامانه های دارای ذرات پلی استیرن با اندازه مختلف بر حسب دمای اندازه گیری درمحدوده ارتعاش نسبت به زمینه SBR تغییر چندانی نشان نمی دهند. اما، وجود ذرات پلی استیرن به ویژه نانو ذرات موجب مشاهده یک دمای انتقال شیشه ای ثانویه شده که به لایه چسبیده زنجیرهای زمینه به سطح ذرات قابل استناد است. ولی در محدوده بسامد صوت، 0.5 تا 6.3kHz، لاستیک استیرن- بوتادی ان حاوی نانو ذرات پلی استیرن از بیشترین مقدار میرایی برخوردار است. افزون بر این، وجود ذرات موجب تفکیک منحنی میرایی به دو منحنی و در نانو ذرات به سه منحنی میرایی مجزا شد. همچنین، بیشینه میرایی سامانه های یاد شده در محدوده فراصوت، 3.8MHz، با ذرات 0.5nm پلی استیرن تحقق می یابد. این امر به سهم متفاوت ساز و کارهای دینامیک زنجیرهای زمینه و انعکاس از فصل مشترک ذرات در محدوده های متفاوت از امواج مکانیکی نسبت داده شده است. به عبارت دیگر، با افزایش بسامد موج مکانیکی دمای انتقال شیشه ای زمینه لاستیکی افزایش یافته و نقش اتلاف ناشی از دینامیک زمینه کاهش و بر سهم تفرق از فاز پراکنده به دلیل نزدیکی ابعاد ذرات به طول موج امواج مکانیکی افزوده شده است.

رفتار نمونه های پلیمر استیرن انبساط یافته (EPS) در برابر آتش مطابق استاندارد ISO 5660 ارزیابی شد. عمده آزمایش ها روی نمونه های کندسوز شده و در سطح تابش 35kWm2 انجام گرفت. همچنین، آثار سطح تابش، چگالی و ضخامت اسفنج روی رفتار نمونه های کندسوز شده در برابر آتش نیز بررسی شد. افزون بر این، رابطه بین مقدار کل آزاد سازی گرما (THR) و نیز سرعت آزاد سازی گرمای (RHR) ناشی از سوختن EPS با افزایش چگالی اسفنج نشان داده شد. نتایج نشان داد که این مقادیر با افزایش چگالی بیشتر می شوند، زیرا حجم قابل دسترسی برای فرآیند سوختن افزایش می یابد. از طرف دیگر، گرمای موثر سوختن برای تمام چگالی های مورد آزمون تقریبا یکسان بود که به علت سوختن کامل نمونه در طول آزمایش است. افزایش ضخامت نمونه روی رفتار اسفنج در برابر آتش اثری دوگانه داشت. از یک طرف، با اضافه شدن ضخامت آزمونه زمان افروزش افزایش می یابد که این موضوع به علت عقب نشینی آزمونه از منبع گرما و کاهش شار تابشی وارد بر سطح آن است. از طرف دیگر، با اضافه شدن ضخامت جرم قابل دسترسی برای سوختن افزایش می یابد که به نوبه خود باعث افزایش سرعت آزادسازی گرما می شود که این موارد در مقاله بحث می گردد. رفتار نمونه های معمولی و کندسوز شده از منابع مختلف نیز با هم مقایسه و اطلاعات مربوط به آنها ارایه شده است.

پراکنش مناسب نانو ذرات در زمینه پلیمر عامل تعیین کننده خواص نهایی نانوکامپوزیت های پلیمری است. در این پژوهش، نحوه پراکنش خاک رس اصلاح شده در پلیمر PTMEG بررسی شده است که یکی از پلی ال های رایج به عنوان ماده اولیه در صنعت پلی یورتان است. این بررسی در سه مقیاس نانو، میکرو و ماکرو به ترتیب با استفاده از آزمایش های تفرق پرتو X، رئومتری و مشاهده ظاهری برای سه نوع خاک رس کلویزیت 10A، 93A و 30B انجام شد. نتایج آزمایش های تفرق پرتو X نشان می دهد که فاصله بین لایه ها در هر سه نوع خاک رس اصلاح شده پس از افزودن پلی ال افزایش می یابد، ولی این افزایش در مورد کلویزیت 30B بیشتر از دو نوع دیگر است. نتایج آزمایش های رئومتری نیز نشان می دهد که کلویزیت 30B نسبت به دو نوع دیگر ساختار محکمتری در پلی ال ایجاد می کند. همچنین، مشاهده ظاهری پایداری تعلیق های مختلف تایید کرد که تعلیق کلویزیت 30B در پلی ال پایدارتر است.

امروزه سامانه های دارو رسانی هوشمند پاسخگو به عوامل محرک کاربردهای متعددی را در زمینه علوم و مهندسی داروسازی دارند. این قبیل سامانه ها به واسطه تغییر در مقدار عامل محرک اعمال شونده بر آنها از قبیل دما، فشار، pH، نور، میدان های الکتریکی و مغناطیسی ماده دارویی را حسب نیاز و به طور هوشمند در بدن آزاد می کنند. از میان این سامانه های دارو رسانی هوشمند، بیشترین پژوهش ها روی سامانه های هوشمند پاسخگو به دما انجام شده است. در تهیه این قبیل سامانه ها اغلب از مواد پلیمری و هیدروژل های هوشمند استفاده می شود. با توجه به این که مواد پلیمری هوشمند پاسخگو به دما و همچنین سامانه های مبتنی بر آنها، علاوه بر دما به سایر محرک ها نیز پاسخگو هستند. بنابراین در عمل و به واسطه اثر سایر محرک ها، عملا پاسخگویی سامانه با اختلال مواجه شده و رهایش مطلوب و مورد نظر دارو و از آنها انجام نمی شود. افزون بر این، روابط ریاضی حاکم بر پاسخگویی آنها اغلب پیچیده و شامل روابطی ریاضی دشوار است. از این رو در پژوهش حاضر، یک سامانه دارو رسانی هوشمند پاسخگو به دما معرفی می شود که در آن رهایش دارو تنها در اثر تغییر دمای محیط آزاد سازی است، در ضمن روابط ریاضی حاکم بر آن به طور قابل ملاحظه ای ساده است. سامانه مورد نظر که دارای ساختار صفحه ای شکل مرکب از سه لایه است، در حالت شبه پایا مدل سازی شده و چگونگی اثر عوامل و مشخصه های اساسی سامانه روی پاسخگویی آن بررسی شده است. براساس نتایج حاصل از مدل سازی سامانه معلوم شد که نحوه پاسخگویی سامانه به نوع مواد تشکیل دهنده لایه های مختلف آن (و خواص فیزیکی و شیمیایی آنها)، ابعاد سامانه و سایر عوامل وابسته به آن بستگی دارد. به کمک نتایج حاصل می توان سامانه های دارو رسانی هوشمند پاسخگو به عامل محرک دما را با ویژگی های مطلوب و مورد نظر طراحی و تولید کرد.

نیروی کشش از جمله متغیرهای بسیار مهم در فرایند پولتروژن است که ظرفیت دستگاه آن را معین می کند. یکی از مشخصه های بارز فرایند پولتروژن مطلوب، پایین بودن میزان نیروی کشش و بالا بودن سرعت خط تولید است. از جمله عوامل مهم و موثر بر میزان نیروی کشش در این فرایند، نوع عامل رهاساز داخلی و مقدار و اندازه پرکننده مورد استفاده در آمیزه رزین است. رهاساز علاوه بر تاثیر روی عملکرد جدا شدن قطعه از قالب، بر سینتیک پخت نیز اثر می گذارد که این خود روی نیروی کشش موثر است. در تحقیق حاضر، از نوعی عامل رهاساز تجاری به مقدار 1 تا 5phr استفاده شد. مطالعات سینتیک پخت با استفاده از آزمون های تجزیه گرمایی DSC و DMTA نشان داد که وجود رهاساز با غلظت های بیشتر از 3phr منجر به کاهش گرمای آزاد شده از واکنش پخت و کاهش سرعت آن می گردد. این تاخیر خود موجب افزایش نیروی کشش می شود. بررسی اثر پرکننده نشان داد که افزایش مقدار پرکننده از 4 تا 8phr موجب کاهش نیروی کشش و در مقادیر بالاتر موجب افزایش آن می شود. همچنین، کاهش اندازه ذرات پرکننده در سرعت های پایین تر از 30cm/min باعث کاهش نیروی کشش و در سرعت های بالاتر از آن افزایش نیروی کشش را موجب می شود.

هدف از انجام این پژوهش، تهیه کوپلیمر اتیلن- پروپیلن با ساختار بی شکل به عنوان بهبود دهنده شاخص گرانروی در روغن موتور بوده است. بنابراین، کوپلیمر شدن اتیلن و پروپیلن با استفاده از کاتالیزور فتالاتی نسل چهارم زیگلر- ناتا، به روش دوغابی در هگزان نرمال مطالعه شد. اثر نسبت های مولی مختلف [AI]/[Ti] و [Si]/[AI] و مقادیر متفاوت هیدروژن روی محصول دهی کاتالیزور و درصد وزنی اتیلن در محصول بررسی شد. در این آزمایش ها از تری ایزوبوتیل آلومینیوم (TiBAI) به جای تری اتیل آلومینیوم (TEAI) به عنوان کمک کاتالیزور استفاده شد. زیرا، معلوم شد که TiBAI محصول بی شکل تری تولید می کند. واکنش پذیری کاتالیزور در نسبت مولی [TiBAI]/[Ti] = 480 به مقدار بیشینه است و اتیلن در این نسبت کمترین درصد وزنی را دارد. از سیکلوهگزیل متیل دی متوکسی سیلان به عنوان الکترون دهنده خارجی استفاده شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد در نسبت مولی [Si]/[TiBAI] = 0.05 محصول خاصیت الاستومری بهتری دارد. در این نسبت، الکترون دهنده خارجی محصول دهی کاتالیزور را کاهش می دهد و در مقادیر بیشتر محصول دهی را بهبود می بخشد. هیدروژن در مقادیر کم باعث افزایش محصول دهی کاتالیزور و کاهش درصد وزنی اتیلن و در مقادیر زیاد باعث کاهش محصول دهی و افزایش درصد وزنی اتیلن می شود. همچنین، هیدروژن به عنوان عامل انتقال زنجیر قوی باعث کاهش وزن مولکولی پلیمر می شود.

مواد کامپوزیتی به طور گسترده در مواردی به کار می روند که نسبت استحکام و سفتی به وزن زیاد لازم باشد. اگر چه روش ها و فنون طراحی این مواد در برابر بارگذاری های ایستا، کمانش و ارتعاشات به اندازه کافی توسعه پیدا کرده است. ولی هنوز طراحی و تحلیل سازه های کامپوزیتی در برابر بارهای ضربه ای، یکی از فعالیتهای اصلی محققان به شمار می رود. در این مقاله، رفتار لهیدگی و جذب انرژی لوله های کامپوزیتی زیر بار ضربه محوری بررسی شده است. لوله های کامپوزیتی با سطح مقطع مربعی و دایره ای در کد اجزای محدود LS-DYNA به منظور بررسی مقدار جذب انرژی و تعیین بار لهیدگی شبیه سازی شده است. برای شبیه سازی رفتار له شدگی لوله ها از مدل ماده Iaminated-composite استفاده شده است. همچنین، اثر جهت گیری الیاف بر مقدار جذب انرژی بررسی شده است. مدل تهیه شده با چیدمان های مختلف، مسایلی نظیر ضربه، ایمنی یا آسیب ناپذیری سازه و تحلیل شکست زیر بارهای شبه ایستا را پوشش می دهد. نتایج نشان می دهد که میزان جذب انرژی در لوله های با سطح مقطع مربعی نسبت به لوله های دایره ای معادل کمتر بوده و لهیدگی در بار کمتری شروع می شود. نتایج حاصل از بررسی اثر جهت گیری الیاف در حالت [q/-q] نشان می دهد که در q = 15o لوله کمترین میزان جذب انرژی را دارد. نتایج حاصل از شبیه سازی اجزای محدود برای لوله مربعی با نتایج تجربی مقایسه شده و توافق خوبی بین نتایج مشاهده شده است.

در این کار پژوهش، فنی مهندسی بافت به منظور بازسازی بافت های استخوانی و غضروفی مورد استفاده قرار گرفت. در این راستا، با به کارگیری روش ژل شدن انجمادی، داربست های متخلخل و زیست تخریب متنوعی با ریز ساختار و خواص فیزیکی- مکانیکی مناسب از تلفیق پلیمرهای طبیعی و زیست سرامیک های زیست فعال تهیه گردید. با به کارگیری فنون متنوع شناسایی، خواص فیزیکی، شیمیایی و زیست شناختی داربست ها به همراه ویژگی های مربوط به ریز ساختار و شکل شناسی آنها بررسی و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج به دست آمده بیانگر امکان کنترل مناسب ریز ساختار داربست های هیبریدی، به ویژه میزان و اندازه تخلخل آنها، با تغییر شرایط عملیاتی و فرایندی است. همچنین، زیست سازگاری و رشد سلول های کندروسیت روی داربست های تهیه شده از راه روش های میکروسکوپی نوری و الکترونی انجام پذیرفت. نتایج به دست آمده موید پتانسیل بسیار زیاد این دسته از داربست ها در حمایت از رشد سلول ها در فضای درون آنهاست.