پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: در این پژوهش، راهکاری نوین برای احیای پارچه‌های قدیمی کولار و بازآفرینی آن‌ها برای استفاده مجدد در ساخت قطعات پیشرفته کامپوزیتی پلیمری ارائه شده است. کولار به‌عنوان لیف پلیمری با استحکام کششی بالا و مقاومت چشمگیر در برابر ضربه و حرارت، در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا و ساخت تجهیزات حفاظتی به‌کار می‌رود. این تقویت‌کننده به‌تنهایی پیوند مناسبی با رزین‌های پلیمری به‌دست نمی‌دهد و برای ایجاد پیوند قوی از سازگارکننده استفاده می‌شود که دارای عمری مفید بوده، خواص فیزیکی و مکانیکی آن‌ به مرور زمان به‌علت تأثیرات محیطی مانند رطوبت، پرتو فرابنفش و دمای بالا تضعیف می‌شود.
روش تحقیق: در این پژوهش از بین روش‌های حرارتی، مکانیکی، شیمیایی، پلاسمایی، نانوذرات و لایه‌نشانی برای احیای پارچه‌های کولار تاریخ‌گذشته، روش شیمیایی انتخاب شد. برای این منظور، در ابتدا سه نمونه پارچه تاریخ‌گذشته انتخاب و در نهایت، خواص کششی سه نمونه از پارچه‌های احیاشده با احیانشده طبق استاندارد ASTM D638 مقایسه شد.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد که پارچه احیاشده به روش شیمیایی، حدود11.3% استحکام کششی بیشتری نسبت به پارچه‌های احیانشده داشته و فرایند احیای شیمیایی تأثیر مثبتی در بهبود خواص مکانیکی الیاف تاریخ‌گذشته کولار داشته است. این دستاورد، راه را برای بهره‌برداری مجدد از الیاف تاریخ‌گذشته در ساختارهای پیشرفته هموار می‌کند و نشان می‌دهد که فرایند احیای شیمیایی نه‌تنها موجب افزایش استحکام مکانیکی مواد می‌شود، بلکه می‌تواند تأثیرات مثبتی بر دوام و پایداری آن‌ها در برابر عوامل محیطی داشته باشد. به‌علاوه، این تحقیق با ارائه روشی اقتصادی و زیست‌محیطی برای احیای الیاف تاریخ‌گذشته، زمینه‌ای برای کاهش ضایعات صنعتی و استفاده مجدد از مواد پلیمری فراهم می‌کند.

چکیده موضوع تحقیق: نفوذپذیری و گزینش‌پذیری بالا دو عامل مهم غشاهای جداسازی گاز به شمار می‌روند. برای دستیابی به چنین پارامترهایی غشاهای جداسازی گاز را می‌توان از لحاظ نوع پلیمر استفاده شده، نسبت مواد و ساختار اصلاح کرد. به همین منظور، در این پژوهش به بهبود عملکرد غشاها­ی لایه نازک کامپوزیتی (TFC) کیتوسان- اسید گالیک/پلی‌سولفون در جداسازی گاز CO₂ پرداخته شده است.
روش تحقیق: برای تهیه غشاهای TFC کیتوسان-اسید گالیک /پلی‌سولفون، لایه ­ای نازک در مقیاس نانومتری از کیتوسان­-اسید گالیک روی لایه پشتیبان پلی ­سولفون (PSF) تشکیل شد. سپس، غشاهای لایه نازک کامپوزیتی کیتوسان-اسید گالیک‌ با نسبت ­های جرمی مختلف (کیتوسان : ‌اسید گالیک برابر با 1:1، 2:1 و1:2) ساخته شدند. از روش­های مختلفی نظیر تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR)، میکروسکوپی الکترونی پویشی گسیل میدانی (FESEM) و طیف سنجی فوتوالکترونی پرتوی ایکس (XPS) به همراه آزمون گاز تراوایی برای جداسازی‌های CO₂/CH₄ و CO₂/N₂ برای بررسی ساختار و عملکرد غشاهای TFC بهره گرفته شد.
نتایج اصلی: بررسی ساختار شیمیایی غشاهای سنتز شده نشان دهنده ­ی تشکیل موفقیت آمیز زنجیره­ های کیتوسان-‌اسید گالیک در سطح PSF بود. تصاویر میکروسکوپی غشاهای سنتز شده نشان داد که لایه نازک متراکمی از کیتوسان-اسید گالیک به صورت یکنواخت بر روی لایه‌ی پشتیبان PSF تشکیل شد. حداکثر جداسازی CO₂ با نسبت جرمی (1:2) کیتوسان-اسیدگالیک بدست آمد. افزایش کسر جرمی اسید گالیک در لایه‌ی انتخاب‌پذیر غشای لایه نازک کامپوزیتی (1:2) منجر به افزایش نفوذ‌پذیری CO₂ نسبت به دو غشای لایه نازک کامپوزیتی (1:1) و (2:1) از 2/347 و 4/294 به GPU 1/411 شد. علاوه بر این، تراوایی هر یک از گازهای CH₄ و N₂ از طریق غشای لایه نازک کامپوزیتی (1:2) به ترتیب 6/24 و GPU 2/19 به دست آمد. همچنین، محاسبات گزینش­ پذیری گازها حاکی از افزایش گزینش ­پذیری CO₂/CH₄ و CO₂/N₂ از 84/13 و 165/17 در غشای لایه نازک کامپوزیتی (1:1) و 68/9 و 96/12 در غشا لایه نازک کامپوزیتی (2:1) به 71/16 و 41/21 در غشا لایه نازک کامپوزیتی (1:2) بوده است. نتایج حاصل نشان داد که عملکرد غشای لایه نازک کیتوسان_اسید گالیک که برای نخستین بار در جداسازی CO₂ مورد استفاده قرار گرفت، قابل قبول بوده است.

چکیده نانوکامپوزیت ها گروه جدیدی از مواد هستند که حداقل یک جزء از اجزای اصلی تشکیل دهنده آنها دست کم در یک بعد، در گستره یک تا صد نانو متر داشته باشد. به طور معمول، نانوکامپوزیت ها ویژگی هایی متفاوت و برتر از نظر خواص مکانیکی و فیزیکی نسبت به کامپوزیت های متعارف دارند در این پژوهش، پلی‌وینیل‌استات به روش پلیمریزاسیون امولسیونی به منظور ماتریس پلیمری تهیه شد. سپس نانو ذرات الماس با عامل سیلانی اصلاح گردید. در نهایت نانو کامپوزیت پلی وینیل استات- الماس با 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد از نانو ذره الماس اصلاح شده تهیه و مورد آنالیز قرار گرفت. جهت تعیین مشخصات و بررسی ساختار نانو کامپوزیت تشکیل شده از آنالیزهای FTIR، TGA، RMS، FESEM، اندازه­گیری میزان نفوذ اکسیژن در فیلم­های تولیدی و اندازه­گیری زاویه تماس استفاده شده است. آنالیز FTIR مشخص کرد که اصلاح نانو ذرات الماس با عامل سیلانی به خوبی صورت گرفته است. تصاویرFESEM نشان می دهد که نانوکامپوزیت همگن ایجاد شده است. با افزایش درصد نانو ذره الماس اصلاح شده در نانو کامپوزیت میزان نفوذپذیری اکسیژن در فیلم نانو کامپوزیت پلی وینیل استات- الماس کاهش می یابد. در صورتیکه این نانو کامپوزیت به عنوان پوشش نگهدارنده میوه ها استفاده شود، این خاصیت ارزشمندی است. اندازه گیری زاویه تماس نانو کامپوزیت پلی وینیل استات- الماس نشان داد که با افزایش میزان نانو ذرات الماس اصلاح شده از 5/0 به 2 درصد وزنی، خاصیت آب گریزی فیلم نانو کامپوزیت افزایش می یابد. بنابراین با افزایش میزان مشخص از نانوذرات به ماتریس پلیمری، خواص پلیمر از جمله مقاومت گرمایی و استحکام کششی افزایش یافته که این باعث بالا رفتن کارآیی پلیمر می‌شود.