فهرست مطالب

  • شماره 2 (پیاپی 136، خرداد و تیر 1394)
  • تاریخ انتشار: 1394/03/29
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مصطفی یحیوی، ابوالقاسم خزاعیان، مهدی مشکور صفحات 91-99
    نانوکامپوزیت ها به دلیل داشتن خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب و منحصربه فرد توجه زیادی را در سال های اخیر به خود جلب کرده اند. امروزه مطالعات گسترده ای روی ساخت نانوکامپوزیت های نوین و کارآمد با استفاده از مواد زیست پایه و زیست تخریب پذیر به عنوان فاز ماتریس و تقویت کننده در حال انجام است. کامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت – پلی وینیل الکل به دلیل زیست سازگاری و زیست فعالی برای استفاده در بدن، به طور گسترده در کاربردهای پزشکی و به ویژه بازسازی استخوان استفاده می شوند. بنابراین، هدف از این پژوهش ساخت نانوکامپوزیت هیبرید پلی وینیل الکل-نانوالیاف سلولوز- هیدروکسی آپاتیت و بررسی خواص آن است. درصد وزنی هر یک از اجزای سازنده در فرمول بندی نهایی و نیز زمان فراصوت دهی به عنوان عوامل متغیر اثرگذار بر خواص فیزیکی و مکانیکی بررسی شد. استحکام کششی و مدول کشسانی نمونه ها به عنوان خواص مکانیکی و مقاومت به انحلال در آب (درصد کاهش وزن) به عنوان خواص فیزیکی ارزیابی شدند. نتایج نشان می دهد، با افزایش درصد وزنی پلی وینیل الکل و نانوالیاف سلولوز و نیز زمان فراصوت دهی، استحکام کششی و مدول کشسانی نمونه ها افزایش یافته و در مقابل مقاومت به انحلال در آب (کاهش وزن) کاهش می یابد. از طرف دیگر، با افزایش مقدار هیدروکسی آپاتیت در فرمول بندی نهایی، مدول کشسانی و نیز مقاومت به انحلال در آب افزایش و استحکام کششی کاهش می یابد. از ریزنگاره های میکروسکوپ الکترونی پویشی برای درک جزئیات بیشتر از روابط میان خواص فیزیکی و مکانیکی مشاهده شده و شکل شناسی ساختاری استفاده شد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت هیبرید، هیدروکسی آپاتیت، پلی وینیل الکل، نانوالیاف سلولوز، خواص کششی
  • محسن ایزدی، محمدحسین نوید فامیلی*، زهرا مقصود صفحات 101-109
    بسیاری از مواد پلیمری متخلخل با وارونگی فاز محلول پلیمری ایجاد می شوند. فرایند جدایی با تبادل حلال-ضدحلال نفوذی در مخلوط های دوتایی، سه تایی و چندتایی شروع می شود. در دهه اخیر، استفاده از گاز کربن دی اکسید ابربحرانی به عنوان ضدحلال به دلیل مزایایی مانند زیست سازگاری خوب، چگالی زیاد (مانند مایع) و نفوذ بسیار زیاد که نسبت به ضدحلال های مایع دارد، مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، از محلول پلیمر- دی متیل فرمامید و گاز کربن دی اکسید به عنوان ضدحلال برای ایجاد ساختار متخلخل پلی یورتان گرماسخت استفاده شده است. اثر زمان درنگ، دمای ریخته گری و نسبت POL/CE (نسبت زنجیرافزا - پلی ال) بر مشخصه های شکل شناسی و ساختاری مانند اندازه و توزیع اندازه سلول ها، ضخامت لایه چگال و مقدار تخلخل بررسی شد. براساس نتایج، حداقل زمان درنگ مناسب برای دستیابی به ساختاری یک دست 120 دقیقه معین شد. دمای ریخته گری نیز سازوکار جدایی فاز و لایه چگال را تحت تاثیر قرار داد. مشاهده شد، با تغییر دمای ریخته گری از 55 به 35 درجه سلسیوس، ضخامت لایه چگال از 77.6 به 43.1 میکرومتر تغییر کرد. با تغییر نسبت POL/CE خواص ترمودینامیکی و سینتیکی سامانه تحت تاثیر قرار گرفت. کاهش نسبت POL/CE باعث شد تا اندازه سلول ها کوچک تر و یکنواخت تر شود و مقدار تخلخل افزایش یابد. با کاهش نسبت POL/CE از 2 به 0.25، میانگین اندازه سلول ها از 6.3 به 3 میکرومتر کاهش یافت.
    کلیدواژگان: وارونگی فاز، پلی یورتان گرماسخت، توزیع اندازه سلول ها و منافذ، هسته گذاری و رشد، جدایی اسپینودال
  • محمود مهرداد شکریه، سینا رضوانی، رضا مسلمانی صفحات 111-120
    بتن پلیمری در مقایسه با بتن های متداول دارای خواص مکانیکی شایان توجهی است، اگرچه قیمت آن به مراتب نسبت به بتن های سیمانی بیشتر است. با توجه به خواص خوب مکانیکی بتن پلیمری، با کاهش هزینه های ساخت، می توان استفاده از این نوع بتن را افزایش داد. در این مطالعه، ترکیب جدیدی برای بهبود خواص و کاهش هزینه ساخت بتن پلیمری ارائه شده است. بدین منظور به جای استفاده معمول از سنگ دانه های ریز و درشت تفکیک شده و اختلاط آنها با نسبت مناسب، فقط از ماسه سیلیسی استفاده شده است. همچنین، در ساخت این بتن، رزین پلی استر به کار گرفته شده است که دارای هزینه کمتری نسبت به سایر رزین های استفاده شده، (به عنوان مثال رزین اپوکسی) است. با انجام آزمون های مختلف فشاری و خمش سه نقطه ای مشخص شد، بتن پلیمری ساخته شده در پژوهش حاضر در مقایسه با نمونه های بتن پلیمری ساخته شده با رزین اپوکسی با ترکیب بهینه، دارای استحکام فشاری بیشتر (%20 بهبود در استحکام فشاری) و استحکام خمشی تقریبا برابرند. بنابراین با استفاده از ترکیب معرفی شده، می توان هزینه های ساخت بتن پلیمری را بدون تضعیف خواص مکانیکی آن، به مقدار شایان توجهی کاهش داد. همچنین، مدل میکرومکانیکی دوفازی برای تخمین استحکام فشاری بتن پلیمری استفاده شده است. با استفاده از مدل میکرومکانیکی دوفازی، خواص مکانیکی بتن پلیمری محاسبه شد. مقایسه نتایج پیش بینی شده با نتایج تجربی نشان می دهد، تطابق خوبی بین آنها برقرار است (%6.8 خطا). خواص مکانیکی بسیار خوب بتن پلیمری ساخته شده از رزین پلی استر در این پژوهش و قیمت کمتر آن نسبت به بتن های پلیمری ساخته شده با رزین اپوکسی به قابلیت افزایش کاربرد این بتن می افزاید.
    کلیدواژگان: بتن پلیمری، استحکام فشاری، استحکام خمشی، تخمین استحکام، میکرومکانیک
  • عارفه طباطبایی، مریم فربودی صفحات 121-130
    نانوکامپوزیت پلی آنیلین - مونت موریلونیت (PANI-MMT) به روش پلیمرشدن شیمیایی آنیلین در مجاورت نانوساختار مونت موریلونیت سنتز شد. از اختلاط نانوکامپوزیتPANI-MMT تهیه شده با محلول پلی وینیل کلرید در حلال تتراهیدروفوران نانوکامپوزیت سه جزئی هیبریدی پلی آنیلین- پلی وینیل کلرید- مونت موریلونیت (PANI-PVC-MMT)تهیه شد. افزون بر این، کامپوزیت پلی آنیلین- پلی وینیل کلرید نیر از اختلاط پلی آنیلین خالص سنتز شده با محلول پلی وینیل کلرید در حلال تترا هیدروفوران تهیه شد. برای بررسی خواص مکانیکی، فیلم هایی از کامپوزیت PANI-PVC و نانوکامپوزیت سه جزئی هیبریدی PANI-PVC-MMT با 5، 10 و %15 وزنی به ترتیب از PANI و نانوکامپوزیت PANI-MMT تهیه شد. نتایج نشان می دهد، فیلم نانوکامپوزیتی PANI-PVC-MMT با %10 وزنی از نانوکامپوزیت PANI-MMT بهترین خواص مکانیکی را دارد.. بنابراین، به عنوان فیلم حالت بهینه انتخاب و خواص فیزیکوشیمیایی آن بررسی شد. روش ولت سنجی چرخه ای تایید کرد که نانوکامپوزیت سه جزئی هیبریدی PANI-PVC-MMT الکتروفعال است. طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی پویشی برای مشخص کردن ترکیب و ساختار نانوکامپوزیت سه جزئی هیبریدی PANI-PVC-MMT استفاده شد. روش پراش پرتو X ساختار لایه لایه ای را برای کامپوزیت PANI-PVC-MMT تایید کرد. آزمون گرما وزن سنجی بهبود پایداری گرمایی نانوکامپوزیت PANI-PVC-MMT را نسبت به PVC خالص نشان داد.
    کلیدواژگان: پلی آنیلین، پلی وینیل کلرید، مونت موریلونیت، نانوکامپوزیت، خواص مکانیکی
  • رضا عابدینی، محمدرضا امیدخواه*، فاطره درستی صفحات 131-147
    در این پژوهش، اثر چارچوب های فلزی-آلی NH2-MIL 53 بر خواص گازتراوایی غشای پلیمری پلی(4- متیل-1- پنتین) (PMP) بررسی شده است. از روش های مختلفی نظیر FTIR، DSC، SEM و آزمون جذب گاز به همراه آزمون جداسازی CO2/CH4 به حالت گاز خالص و مخلوط گازی برای بررسی آثار گروه عاملی NH2- بر خواص غشاهای شبکه ترکیبی بهره گرفته شد. نتایج حاصل از DSC نشان دهنده افزایش دمای انتقال شیشه ای (Tg) غشاها به ازای ازدیاد درصد وزنی ذرات بوده است. همچنین، تصاویر SEM نمایانگر پخش مناسب و تقریبا یکنواخت ذرات در ماتریس پلیمری بوده که عاری از تجمع قابل توجه ذرات است. آزمون جذب گاز از ذرات NH2-MIL 53 نشان داد، این ذرات، جذب کاملا گزینشی نسبت به CO2 داشته اند که ناشی از برهم کنش بین CO2 و ذرات افزودنی بوده است. افزون بر این، وجود ذرات NH2-MIL53 منجر به افزایش تراوایی گازها (به ویژه CO2) و گزینش پذیری CO2/CH4 شد. در ازای افزودن %30 وزنی از ذرات NH2-MIL 53 به غشای شبکه ترکیبی، تراوایی CO2 و گزینش پذیری CO2/CH4 در مخلوط گازی به ترتیب از 83.35 به 210.21 و 7.61 به 19.88 افزایش یافت. ازدیاد دما در آزمون تراوایی گازها از 30 به 60 درجه سلسیوس باعث افزایش تراوایی هر دو گاز CO2 و CH4 در مخلوط گازی شد، در حالی که گزینش پذیری CO2/CH4 کاهش یافت. افزون بر این، نتایج حاصل از عملکرد گروه های آمینی نشان داد، این گروه ها به بازیابی نیاز نداشته و عملکرد آنها در طول 120 ساعت آزمون تراوایی افت نکرده است. مقایسه بین داده های تراوایی با مدل های مرسوم تراوایی نشان داد، مدل برگمن نسبت به مدل های ماکسول و لویس از تقریب بهتری در داده های تراوایی CO2 برخوردار بوده است.
    کلیدواژگان: پلی(4، متیل، 1، پنتین)، NH2، MIL 53، غشای شبکه ترکیبی، جداسازی CO2، CH4، مخلوط گازی
  • زهرا شعیب، رضا یگانی، الهام شکری صفحات 149-159
    با توجه به اینکه بهترین و ساده ترین روش برای بهبود غشاهای پلیمری، اصلاح ترکیب آنهاست، در پژوهش حاضر، غشاهای ترکیبی پلی اتیلن با چگالی زیاد (HDPE) به همراه اتیلن وینیل استات (EVA) به روش جدایی فاز با القای گرمایی تهیه شدند. اثروجود EVA بر دمای بلوری شدن HDPE در مجاورت رقیق کننده، به کمک گرماسنج پویشی تفاضلی (DSC) شناسایی شد. براساس نتایج DSC، وجودEVA اثر چندانی بر دمای بلوری شدن HDPE نداشته است. آزمون طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) نشان داد، غشاهای دارای EVA در محدوده اعداد موجی 1248 و 1749 نیز دارای پیک اند که به ترتیب نشان دهنده ارتعاش های کششی پیوندهای C-Oو C=O است. درنتیجه، این طیف وجود EVA را تایید می کنند. تراوایی آب غشاهای ترکیبی HDPE/EVA اندازه گیری و با غشاهای HDPE خالص مقایسه شد. نتایج نشان می دهد، وجودEVA تا %2.5 وزنی موجب افزایش قابل توجه تراوایی آب شده و با افزایش مقدارEVA، ساختار ورقی غشاها متراکم تر می شود. این موضوع کاهش تراوایی آب را در پی داشته است. نتایج به دست آمده به کمک آزمون تخلخل و تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی تایید شد. نتایج اندازه گیری زاویه تماس آب و میکروسکوپی نیروی اتمی و مقدار جذب ایستای پروتئین کلاژن روی سطح غشاها نشان داد، وجود EVA تا %5 وزنی موجب کاهش آبگریزی غشاهای ترکیبی شده است. با افزایش EVA تا %10 وزنی به دلیل تغییرات ایجاد شده در شکل شناسی سطح، زاویه تماس آب و مقدار جذب کلاژن روی سطوح غشا افزایش یافته است. استحکام کششی غشاها نیز نشان داد، با افزایش نسبت وزنی EVA، استحکام غشاها به علت برهم کنش بین گروه های قطبی EVA بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: پلی اتیلن با چگالی زیاد، اتیلن وینیل استات، غشاهای تخت، جدایی فاز با القای گرمایی، تراوایی آب
|
  • Mostafa Yahyavi, Aboulghasem Khazaeian, Mahdi Mashkour Pages 91-99
    Nanocomposite materials have recently attracted much attention because of their desirable and unique physical and mechanical properties. Today، many studies have focused on the preparation of high performance new nanocomposites made of biobased and biodegradable materials as both the matrix and reinforcement phases. Because of biocompatibility، biofunctionality، and biological safety in the body، hydroxyapatite-polyvinyl alcohol composites are vastly used in medical applications، specially in the bone tissue regeneration. The properties of a new generation of nanocomposites consisting of hydroxyapatite nanoparticles and cellulose nanofibers، dispersed in polyvinyl alcohol matrix، were investigated. The percentage by weight of each component in the final formulation and the time of ultrasonication were studied as factors affecting the physical and mechanical properties. Tensile strength، elastic modulus and resistance to water dissolution were evaluated. The results showed that by increasing the percentage by weight of PVA and cellulose nanofibers and ultrasonication time، the tensile strength and elastic modulus increased and the resistance to water dissolution and weight loss decreased. On the other hand، with increasing the amount of hydroxyapatite nanoparticles in the final formulation، the elastic modulus and resistance to water solubility increased، while the tensile strength decreased significantly. Scanning electron microscopy (SEM) micrographs were used to find exact correlations between the observed physical and mechanical properties and the structural morphology.
    Keywords: hybrid nanocomposite, polyvinyl alcohol, hydroxyapatite, nanofiber cellulose, tensile properties
  • Mohsen Izadi, Mohammad Hossein Navid Famili*, Zahra Maghsoud Pages 101-109
    Most of porous polymer materials are mainly prepared by solution phase inversion method. The de-mixing process can be initiated by diffusive solvent/non-solvent exchange of binary، ternary or multicomponent mixture. Recently، supercritical CO2 (ScCO2) is used as a non-solvent to prepare porous polymers. ScCO2 possesses excellent properties، such as environmental friendliness، liquid-like density and gas-like diffusivity in comparison with conventional liquid non-solvents. Porous polyurethane was prepared from polymer/N-dimethylformamide (DMF) solution using a supercritical fluid-phase inversion process in which carbon dioxide acted as the non-solvent. The effects of time delay، casting temperature and ratio of polyol/chain extender (POL/CE) on the membrane morphology and structure (size and distribution of cells and pores، thickness of dense layer and porosity) were studied. According to the results، a minimum time delay of 120 min was determined for formation of a suitable structure. The dense layer of 77. 6 μm thickness was decreased to 43. 1 μm by lowering casting temperature from 55°C to 35°C. The ratio of POL/CE influenced the thermodynamic and kinetic properties. A decrease in POL/CE ratio led to formation of smaller and uniform cells and increased porosity. On decreasing the ratio of POL/CE from 2 to 0. 25، the mean diameter of the cells at 6. 3 μm dropped to 3 μm.
    Keywords: phase inversion, thermoset polyurethane, cells, pores size distribution, nucleation, growth, spinodal de, mixing
  • Mahmood Mehrdad Shokrieh, Sina Rezvani, Reza Mosalmani Pages 111-120
    In comparison with conventional concrete، the polymer concrete has considerably better mechanical properties. Meanwhile، polymer concrete is more expensive than traditional cement concretes. Considering the good mechanical properties of polymer concrete، its applications can be developed by reducing manufacturing costs. In this study، in order to improve the mechanical properties and reduce the manufacturing costs of polymer concrete، a new formulation is presented. In this formulation، the more common mixture of large and small aggregates was replaced by silica sand. In addition، in order to reduce the manufacturing costs، polyester resin was used instead of epoxy resin as the base material. The compressive and three-point bending tests showed that the polyester-based concrete had a higher compressive strength (20%) in comparison with the epoxy-based concrete، while their bending strength was approximately the same. As a result، the manufacturing cost for the polymer concrete prepared using this new formulation can be reduced without decrements in mechanical properties. Moreover، a two-phase micromechanical model was applied to estimate the compressive strength of the polymer concrete. Using the two-phase micromechanical model، the mechanical properties of the polymer concrete were predicted. The results obtained from the modeling and experiments were in good agreement with each other (6. 8% error). The excellent mechanical properties of polyester-based concrete developed in the present research and its low cost in comparison with the epoxy-based concrete are key factors that can help its wider applications.
    Keywords: polymer concrete, compressive strength, flexural strength, estimation of strength, micromechanics
  • Arefeh Tabatabaei, Maryam Farbodi Pages 121-130
    Polyaniline-montmorillonite (PANI-MMT) nanocomposite was synthesized by chemical polymerization of aniline in the presence of montmorillonite (MMT) nanostructures. The triple hybrid of polyaniline-polyvinylchloridemontmorillonite (PANI-PVC-MMT) was prepared by mixing of the synthesized PANIMMT nanocomposite with a solution of polyvinylchloride (PVC) in tetrahydrofurane (THF). In addition، PANI-PVC composite was prepared by mixing of pure synthesized PANI and PVC solution in THF. To investigate the mechanical properties، the PANIPVC composite and PANI- PVC-MMT nanocomposite films were prepared with 5، 10 and 15 wt% of pure PANI and PANI-MMT nanocomposite، respectively. The results showed that the PANI- PVC-MMT nanocomposite film having 10 wt% of PANIMMT nanocomposite displayed the best mechanical properties. Therefore، it was chosen as optimum film and its physico-chemical properties were characterized. The cyclic voltammetry (CV) technique confirmed that the triple hybrid of PANI-PVCMMT nanocomposite was electroactive. Also، Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) techniques were used to characterize the composition and structure of the PANI-PVC-MMT triple hybrid nanocomposite. X- Ray diffraction (XRD) technique showed an intercalated structure for the PANI-PVC-MMT nanocomposite. The thermal stability improvement of the PANI-PVC-MMT nanocomposite in comparison with the pure PVC was established by thermogravimetric analysis (TGA).
    Keywords: polyaniline, PVC, montmorillonite, nanocomposite, mechanical properties
  • Reza Abedini, Mohammadreza Omidkhah*, Fatereh Dorosti Pages 131-147
    The effect of NH2-MIL 53 metal organic framework (MOF) on gas transport properties of poly (4-methyl-1-pentyne) (PMP) was investigated. Various characterization methods such as FTIR، DSC، SEM and gas adsorption test as well as a series of CO2/CH4 gas separation tests (i. e.، pure and mixed gas test) were conducted in order to determine the effect of ligand functionalization (–NH2) on the properties of the prepared mixed matrix membranes and their gas transport characteristics. The results of DSC showed that glass transition temperature (Tg) increased by increasing NH2-MIL 53 loading. The SEM images also demonstrated that the NH2-MIL 53 particles were dispersed well in the PMP matrix with no noticeable agglomeration. The gas adsorption test of NH2-MIL 53 particles revealed there was a selective adsorption behavior with respect to CO2. It was also found that، incorporation of NH2-MIL 53 into the PMP resulted in an increase in gas permeability (especially towards CO2) and a higher CO2/CH4 selectivity. Adding 30 wt% NH2-MIL 53 into the polymer matrix increased CO2 permeability and CO2/CH4 selectivity of the mixed gas from 83. 35 to 210. 21 barrer and 7. 61 to 19. 88، respectively. Rising the temperature from 30 to 60°C led to the permeability increment of both CO2 and CH4 in the mixed gas test، while the CO2/CH4 selectivity decreased. Moreover، the results showed that amino groups required no regeneration and their performance did not decline during 120 h of permeation test. A comparison between the permeation data and those calculated from permeation models revealed that the Bruggeman model could fit the CO2 permeability data better than the Maxwell and Lewis models.
    Keywords: poly (4, methyl, 1, pentyne), NH2, MIL 53, mixed matrix membrane, CO2, CH4 separation gas mixture
  • Zahra Shoeyb, Reza Yegani, Elham Shokri Pages 149-159
    The adjustment of material composition in fabrication of modified polymeric membrane has been considered the most efficient and easiest method. For this purpose blended membranes of high density polyethylene (HDPE) –ethylene vinyl acetate (EVA) were prepared by thermally induced phase separation method. The impact of EVA in the presence of diluent on the crystalization temperature was assessed using differential scanning calorimetry (DSC). The obtained results showed that EVA has no significant effect on the crystalization temperature of HDPE. The absorption frequencies at 1248 and 1749 cm-1، respectively، due to C-O and C=O streching vibrations of EVA functional groups، confirmed the existence of EVA in HDPE membrane. The pure water permeability of HDPE/EVA blend was measured and compared with that of neat HDPE membrane. The results showed that an EVA content up to 2. 5 wt% raised water permeability considerably and the leafy structure of the membranes contracted and the pure water permeation dropped with higher EVA content. The results of porosity measurement and scanning electronic microscopic (SEM) analysis also confirmed these findings. Contact angel measurements and atomic force microscopy (AFM) examinations and static absorption of collagen protein on the membrane surfaces revealed that EVA content up to 5 wt% lowered the hydrophobicity of the membrane. By EVA content above 10 wt%، due to the structural alteration on the membrane surface، the contact angel and the collagen absorption on the surface of membrane increased. The measurement of tensile strength showed that with increasing EVA content the mechanical properties of the membranes improved due to interactions of polar groups in EVA.
    Keywords: high density polyethylene, ethylene vinyl acetate, flat sheet membranes, thermally induced phase separation, water permeability