No category

منابع پایان نامه ارشد با موضوع پلی اتیلن ترفتالات، محیط زیست، روش هزینه، جذب کننده

پرکننده استفاده شود، بهبود قابل توجهی می‌یابد. در پلیمرهایی چون نایلون nylon-6)) هرگاه از چنین میزان کمی پرکننده استفاده شود، یک افزایش ۳/۱ درصدی در ضریب یانگ، ۴۹ درصدی در قدرت کشسانی و ۱۴۶ درصدی در مقاومت در برابر تغییر شکل بر اثر گرما، از خود نشان می‌دهد.[۴۱]. سایر خواص فیزیکی بهبود یافته عبارتند از: مقاومت در برابر آتش، مقاومت در برابر نفوذ۵۰ و هدایت یونی.[۴۱]
امتیاز دیگر نانوکامپوزیتهای خاک رس – پلیمر این است که تاثیر قابل توجهی بر خواص اپتیکی پلیمر ندارند. ضخامت یک لایه رس منفرد، بسیار کمتر از طول موج نور مرئی است، بنابراین نانوکامپوزیت‌های خاک رس – پلیمر که خوب ورقه شده باشد، از نظر اپتیکی شفاف می‌باشد. میکروکامپوزیت‌های مرسوم، قهوه‌ای و مات به نظر می‌رسند، در حالیکه نانوکامپوزیت‌ها تقریباً شفاف و بیرنگند.[۴۲] با این دلایل، نتیجه می‌گیریم که نانوکامپوزیتهای خاک رس/ پلیمر نمایش خوبی از نانوتکنولوژی می‌باشد. با سازماندهی و چینش ساختار کلی در پلیمرها در مقیاس نانومتر، مواد جدید با خواص نو یافت شده‌اند. نکته دیگر در توسعه نانوکامپوزیتهای خاک رس – پلیمر این است که این تکنولوژی، فوراً می‌تواند کاربرد تجاری پیدا کند، در حالیکه بیشتر نانوتکنولوژی‌های دیگر، هنوز در مرحله مفاهیم و اثبات هستند.
۲-۶-۵ روشهای تولید نانوکامپوزیتها :
روشهای زیادی در تولید نانوکامپوزیتها استفاده شده، ولی سه روشی که از ابتدای کار توسعه بیشتری یافته‌اند عبارتند از: روش محلولی ۵۱، پلیمریزاسیون درجا ۵۲، و فرآیند جادهی ذوبی۵۳.[۴۳]
ترکیبات پلیمر و خاک رس به روشهای مختلفی تهیه می شوند و خواص نانوکامپوزیت حاصل به درجه نفوذ زنجیرهای پلیمری بین لایه‌های ذره پرکننده و شکست ساختار تجمعی لایه‌های آن بستگی خواهد داشت [۴۴]. برای ساخت نانوکامپوزیت‌های پلیمری با استفاده از ذرات خاک رس، روش‌های مختلفی وجود دارد. چهار روش اصلی در ساخت نانوکامپوزیت‌های پلیمری در زیر ارائه شده است:
الف) روش محلولی
در این روش با استفاده از حلالی که پلیمر یا پیش پلیمر در آن محلول باشد، سیلیکات‌های لایه‌ای از یکدیگر جدا و ورقه ورقه می‌شوند. با توجه به این که نیروهای ضعیفی لایه‌های سیلیکاتی را کنار هم نگه می‌دارند، این لایه‌ها به راحتی می‌توانند در حلالی مناسب پراکنده شوند. پس از متورم شدن اُرگانورس در حلال، پلیمر به محلول اضافه می‌شود و در بین لایه‌های رس جا می‌گیرد. مرحله‌ی نهایی شامل جداسازی حلال می‌باشد که یا توسط تبخیر آن تحت خلأ و یا رسوب دهی پلیمر صورت می‌پذیرد. با حذف حلال، صفحات جمع می‌شوند و پلیمر را احاطه می‌کنند و ساختار نانوکامپوزیت تشکیل می‌شود (شکل ۲-۱۰). در این فرایند از طریق پلیمریزاسیون امولسیونی که سیلیکات لایه‌ای در فاز آبی پراکنده شده است نیز می‌توان نانوکامپوزیت به دست آورد. مزیت اصلی این روش این است که نانوکامپوزیت‌های درهم رفته بر پایه‌ی پلیمرهای غیر قطبی نیز، می‌توانند سنتز شوند. با این وجود، حضور حلال به کار گیری این روش در صنعت را با توجه به مسائل مرتبط با استفاده‌ی حلال در مقادیر بزرگ، مشکل می‌سازد[۴۵].
جادهی پلیمر از محلول یک فرایند دو مرحله‌ای است که در آن پلیمر جایگزین حلالی که از قبل جادهی شده است می‌شود. این فرایند در شکل ۲-۷ نشان داده شده است. چنین جایگزینی نیازمند تغییر منفی در انرژی آزاد گیبس می‌باشد. کاهش انتروپی در اثر محدودیت پلیمر با افزایش آن با توجه به دفع مولکول‌های حلال جادهی شده، جبران می‌شود. به عبارت دیگر انتروپی به دست آمده از دفع مولکول‌های حلال، نیرو محرکه‌ی جادهی پلیمر از حلال است. هر چند که این روش به طور گسترده‌ای با پلیمرهای قابل حل در آب مثل پلی (اتیلن اکسید)، پلی (وینیل اتیلن)، پلی(اکریلیک اسید) و پلی (وینیل پیرولیدون) استفاده شده است [۴۰]، جادهی از محلول‌های غیر آبی نیز گزارش شده است. برای مثال نانوکامپوزیت‌های بر پایه‌ی پلی اتیلن دانسیته‌ی بالا۵۴ با حل کردن HDPE در مخلوطی از زایلن و بنزونیتریل و در حضور اُرگانورس به دست آمده است، که نانوکامپوزیت حاصل توسط رسوب دهی در THF‌بازیابی شده است[۴۶-۴۷].

شکل۲-۱۰ .نمایش طرح کُلی نانوکامپوزیت به دست آمده توسط جادهی از حلال[۴۰]
به طور خلاصه هر چند که نانوکامپوزیت‌های متعددی توسط این روش تهیه شده‌اند، باید به این نکته اشاره کرد که با استفاده از این روش، فقط برای سیستم‌های مشخصی از پلیمر، رس و حلال، جادهی اتفاق می‌افتد و این بدین معنی است که برای یک پلیمر معلوم باید رس، اصلاح کننده‌ی آلی و حلال مناسب را پیدا کرد.
ب) روش پلیمریزاسیون درجا۵۵
پلیمریزاسیون در جا اولین روشی است که برای سنتز نانوکامپوزیت‌های پلیمر-رس بر پایه‌ی پلی آمید-۶، استفاده شده است. در این تکنیک، سیلیکات لایه‌ای اصلاح شده توسط مونومر مایع یا محلول مونومر متورم می‌شود. مونومر به سمت گالری سیلیکات لایه‌ای مهاجرت می‌کند و واکنش پلیمریزاسیون می‌تواند بین صفحات جادهی شده صورت پذیرد. واکنش می‌تواند توسط حرارت و یا پرتوافکنی آغاز شود، که با نفوذ آغازگر مناسب یا کاتالیستی که از طریق تبادل کاتیونی در بین لایه‌ها قرار گرفته است، انجام ‌پذیرد. پلیمریزاسیون باعث ایجاد زنجیرهای بلند پلیمری درون گالری رس می‌شود(شکل ۲-۱۱). تحت شرایطی که سرعت پلیمریزاسیون درون و بیرون گالری متعادل شده باشد، لایه‌های رس از یکدیگر جدا می‌شوند و ساختاری ورقه روقه حاصل می‌شود[۴۰, ۴۵, ۴۸].
هرچند که پلیمریزاسیون درجا به طور موفقیت آمیزی در تهیه‌ی نانوکامپوزیت‌های نایلون-۶ و نایلون-۱۲ مورد استفاده قرار گرفته است، برخی محققان نیز بر تهیه‌ی پلی‌آمید از دی‌اسید و دی‌آمین متمرکز شده‌اند. وُو۵۶ و همکارانش تهیه‌ی نانوکامپوزیت پلی‌آمید ۱۰-۱۲ را از طریق پلیمریزاسیون تراکمی بررسی کردند[۴۹]. نبود پیک در نتایج XRD نانوکامپوزیت حاصل، ورقه ورقه شدن صفحات رس در ماتریس پلی‌آمید ۱۰-۱۲ را نشان می‌دهد.
تکنیک پلیمریزاسیون میان لایه‌ای درجا برای تهیه‌ی نانوکامپوزیت‌های بر پایه‌ی ترموپلاستیک‌هایی غیر از پلی‌آمیدها نیز به کار رفته است. در این میان می‌توان به پلی متیل متاکریلات، پلی استایرن، پلی بنزوکسال، پلی‌اُلفین‌ها و پلی اتیلن ترفتالات اشاره کرد[۴۰].
از طرف دیگر تلاش برای تهیه‌ی نانوکامپوزیت‌های PET از طریق جادهی مذاب،‌منجر به جادهی اندکی از مولکول‌های میزبان می‌شود، این امر می‌تواند به دلیل ویسکوزیته‌ی بالای پلیمر PET باشد. بنابراین محققان پلیمریزاسیون حلقه گشای اُلیگومرهای حلقوی اتیلن ترفتالات را با رس اصلاح شده پیشنهاد کردند. به دلیل جرم مولکولی پائین و داشتن ساختار حلقوی، اُلیگومرهای حلقوی PET‌ویسکوزیته‌ی مذاب و محلول کمتری نسبت به پلیمر مربوطه دارند و وقتی که با رس مخلوط می‌شوند، راحت تر در بین لایه‌ها نفوذ می‌کنند و جادهی و یا ورقه ورقه شدن بیشتر صورت می‌پذیرد[۴۰].
در اینجا باید اشاره کرد که هرچند پلیمریزاسیون میان لایه‌ای درجا برای تهیه‌ی نانوکامپوزیت‌های مختلف پلیمر-سیلیکات لایه‌ای موفق بوده است، این تکنیک دارای نقص‌هایی است که عبارتند از آنکه این روش تهیه زمان‌بر است، یعنی واکنش پلیمریزاسیون ممکن است تا ۲۴ساعت نیز طول بکشد؛ ورقه ورقه شدن همیشه به صورت ترمودینامیکی پایدار نیست و صفحات رس ممکن است در طول مراحل فرایندی بعدی دوباره انباشته شوند؛ و در نهایت این روش فقط برای سازنده‌ی رزینی در دسترس است که توانایی اختصاص دادن خط تولید به این منظور را داشته باشد[۴۰].
با وجود معایب مطرح شده برای پلیمریزاسیون میان لایه‌ای درجا، این روش تنها تکنیکی است که برای نانوکامپوزیت‌های ترموستی می‌توان به کار گرفت. چراکه این نانوکامپوزیت‌ها را نمی‌توان از طریق جادهی مذاب سنتز کرد.
در این مورد توانایی ورقه ورقه شدن شدن اُرگانورس به طبیعت آن بستگی دارد که شامل اثر کاتالیستی بر واکنش پخت و امتزاج پذیری با عامل پخت می‌باشد. با توجه به این‌که رقابت پخت بین رزین درون گالری و بیرون گالری وجود دارد، تا وقتی که پلیمریزاسیون درون گالری با سرعتی مشابه به پلیمریزاسیون بیرون گالری صورت می‌پذیرد، گرمای ایجاد شده می‌تواند بر نیروهای کِشنده بین لایه‌های سیلیکاتی غلبه کند و نانوکامپوزیتی با ساختار ورقه ورقه شده می‌تواند تشکیل شود. در مقابل، اگر پلیمریزاسیون بیرون گالری سریع‌تر از پلیمریزاسیون درون گالری باشد، قبل از این‌که رزین درون گالری گرمای لازم برای دور کردن لایه‌های رس را فراهم کند، رزین بیرون گالری ژل خواهد شد و در نتیجه ساختار ورقه ورقه به دست نخواهد آمد. بنابراین می‌توان چنین نتیجه گرفت که عواملی که واکنش پخت درون گالری را بهبود می‌بخشند، به ورقه ورقه شدن رس کمک می‌کنند. از این عوامل می‌توان به اثر کاتالیستی اُرگانورس بر واکنش پخت، توانایی نفوذ عامل پخت در لایه‌های رس و زنجیرهای آلکیلی طویل در کاتیون‌های اصلاح کننده اشاره کرد[۵۰] .

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه دربارهمواد غذایی، بیمارستان، روانی پور، بهشت زهرا

شکل ۲-۱۱. طرحوارهی روش پلیمریزاسیون درجا در تهیهی نانوچندسازههای بسپاری.
ج) روش جادهی مذاب
این روش شامل مخلوط کردن سیلیکات لایه‌ای با ماتریس پلیمری در حالت مذاب می‌باشد. تحت چنین شرایطی اگر که سطوح لایه‌ها به خوبی با پلیمر مورد استفاده سازگار شده باشد، پلیمر می‌تواند به درون فضای بین لایه‌ای نفوذ کند و نانوکامپوزیت درهم رفته و یا ورقه ورقه شده تشکیل دهد[۴۰].
برای بسیاری از پلیمرهای مهم صنعتی، روش‌های پلیمریزاسیون درجا و جادهی از محلول مناسب نیستند، زیرا که مونومرهای مناسب و سیستم حلالی سازگار با پلیمر و سیلیکات، همیشه در دسترس نمی‌باشند. علاوه بر این، آن‌ها با همه‌ی تکنیک‌های فرایندی پلیمری حاضر، سازگار نیستند. این نقایص محققان را بر آن داشت که از روش مستقیم جادهی مذاب استفاده کنند، که تکنیکی فراگیر و دوستدار محیط زیست، در بین روش‌های تهیه‌ی نانوکامپوزیت‌های پلیمر-رس می‌باشد .
سنتز نانوکامپوزیت از طریق جادهی مذاب، در حقیقت آنیلیگ۵۷ تحت بُرش۵۸ مخلوط پلیمر و سیلیکات لایه‌ای در بالای نقطه‌ی نرم شدگی۵۹ پلیمر می‌باشد. همان طور که در شکل ۲-۱۲ نشان داده شده است، در طول آنیلینگ زنجیرهای پلیمری از توده‌ی پلیمر مذاب به گالری لایه‌های سیلیکاتی نفوذ می‌کنند[۴۰].

شکل ۲- ۱۲ . نمایش فرایند جادهی مذاب[۴۰]
مزیت‌های تشکیل نانوکامپوزیت‌ها از طریق فرایند مذاب کاملاً جذب کننده است، و این روش را به تکنیکی نوید بخش تبدیل می‌کند که تکنولوژی نانوکامپوزیت‌ها در صنعت را گسترش خواهد داد. کامپوندینگ مذاب۶۰ بسیار اقتصادی‌تر و آسان‌تر از پلیمریزاسیون درجا خواهد بود. این روش هزینه‌های سرمایه گذاری را به دلیل سازگاری آن با روش‌های فرایندی موجود، به حداقل می‌رساند. به

دیدگاهتان را بنویسید