فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی‌ام شماره 1 (پیاپی 147، فروردین و اردیبهشت 1396)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی‌ام شماره 1 (پیاپی 147، فروردین و اردیبهشت 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/02/30
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سید رضا آخرتی ثانی، مهرزاد مرتضایی*، ایرج امیری امرایی صفحات 3-17
    برای افزایش چقرمگی شکست کامپوزیت اپوکسی، رزین اپوکسی و سخت کننده انیدریدی با نانوذرات سیلیکا تقویت شد. ذرات سیلیکا با اندازه های 12، 20 و 40 نانومتر به شکل تنها یا ترکیب دوتایی به رزین اضافه شده و با دستگاه فراصوتی در ماتریس اپوکسی پخش شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد، پخش ذرات به خوبی انجام شده است. نتایج آزمون کشش، افزایش مدول یانگ و استحکام کششی کامپوزیت ها را با افزایش کسر وزنی ذرات تقویت کننده یا کاهش اندازه آن ها نشان داد. استفاده هم زمان از دو نوع ذره سیلیکا با اندازه های مختلف 20 و 40 نانومتر موجب ارتقای بهتر مدول یانگ و استحکام شد. اما، استفاده از ترکیب هر یک از آن ها با اندازه ذرات 12 نانومتر افزایش چشمگیری را در خواص کششی موجب نشد.
    در حالی که نتایج آزمون خمش سه نقطه ای نمونه برش دار، که برای اندازه گیری انرژی شکست انجام شد، اثر هم افزایی قابل توجهی را در استفاده هم زمان از دو نوع نانوذره سیلیکا نشان داد. انرژی شکست اپوکسی بدون نانوذرات از 280J/m2، برای کامپوزیت دارای نانوذرات 12 نانومتر تا 740J/m2 افزایش داشت. اگر این ذرات به همراه ذرات 20 نانومتر استفاده شوند، با کسر وزنی کل برابر، انرژی شکست تا 770J/m2 زیاد می شود. در نهایت محاسبات نشان داد، اندازه دهانه ترک حدود چند میکرومتر بوده که خیلی بزرگ تر از ابعاد ذرات سیلیکاست. بنابراین، نقش سازوکار های اتصال ترک و انحراف ترک در افزایش چقرمگی ناچیز است و تغییرشکل پلاستیک و گسترش حباب سازوکار های غالب هستند.
    کلیدواژگان: اپوکسی، نانوذرات سیلیکا، چقرمگی شکست، سازوکار های چقرمگی، سطح ویژه
  • محمدحسن معینی، محمدحسین نوید فامیلی*، کیوان فرورقی، مازیار سلطانی الکوه، مظفر مختاری موتمنی شیروان صفحات 19-30
    در این پژوهش، خواص الکترومغناطیسی اسفنج های میکروسلولی پلی یورتان گرمانرم به عنوان مواد جاذب رادار به روش تجربی در محدوده بسامد نوار (X (4/12-2/8GHz تحلیل شد. در چارچوب پژوهش حاضر، هدف این است که به ارتباط میان شکل شناسی اسفنج شامل اندازه و کسر حجمی سلول های هوا و خواص الکترومغناطیسی آن شامل درصد جذب، عبور و بازتاب پی برد. نانوکامپوزیت ها با درصدهای مختلف دوده با روش انعقاد تهیه و نانوکامپوزیت %15 وزنی، با استفاده از روش اسفنج سازی ناپیوسته و گاز CO2 ابربحرانی، در کسر حجمی و اندازه سلول های مختلف به اسفنج میکروسلولی تبدیل شدند. شکل شناسی سلولی اسفنج ها، با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی و خواص الکترومغناطیسی با دستگاه Vector Network Analyzer ارزیابی شد. اثر پارامترهای شکل شناسی اسفنج شامل کسر حجمی و نیز اندازه سلول های هوا روی خواص جذب بررسی شد که در طراحی اسفنج های جاذب رادار نقش بسزایی دارند. در نهایت، ارتباط میان ساختار اسفنج و خواص الکترومغناطیسی آن بنا شد. اسفنج سازی سبب کاهش آستانه شبکه ای شدن نانوکامپوزیت به علت کاهش متوسط فاصله میان نانوذرات می شود. اسفنج سازی با کاهش ثابت دی الکتریک مقدار بازتاب را به مقدار قابل توجهی کاهش داده و افزایش کسر حجمی سلول های هوا به علت تعدد پراش داخل ماده سبب افزایش درصد جذب به ازای واحد جرم اسفنج می شود. حساسیت موج الکترومغناطیسی در برابر تغییرات اندازه سلول نسبت به تغییرات کسرحجمی اسفنج های میکروسلولی به مراتب کمتر است. خواص الکترومغناطیسی اسفنج های میکروسلولی از نظریه های محیط موثر قدری انحراف دارد. کسر حجمی سلول های هوا تابع اندازه سلول نیز هستند و سلول های ریزتر خواص جذب بهتری نشان می دهند.
    کلیدواژگان: اسفنج میکروسلولی، مواد جاذب رادار، پلی یورتان گرمانرم، شکل شناسی اسفنج، خواص الکترومغناطیسی
  • سمانه آشناگر، فرشید ضیایی *، سید مهرداد جلیلیان، ایمان شعبانی، شهرام مهدی پور عطایی، فرود عباسی سورکی صفحات 31-42
    خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی سامانه های پلیمری به ویژگی های ریزساختاری زنجیر های درشت مولکولی بستگی دارد. نسبت های واکنش پذیری از خاص ترین پارامترهای سینتیکی هستند که دیدگاه روشنی درباره ترکیب میانگین و توزیع توالی مونومرها را در سامانه های کوپلیمری ایجاد می کنند. نسبت های واکنش پذیری دو کومونومر متاکریلیک اسید (MAA) و اتیل آکریلات (EA) در دمای 60 درجه سلسیوس به روش کوپلیمرشدن رادیکالی محلول در درصد تبدیل های کم بررسی شد. در نمونه های سنتز شده از آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل (AIBN) به عنوان آغازگر گرمایی و از دی متیل سولفوکسید دوتریم دار (DMSO-d6) به عنوان حلال واکنش استفاده شد. سپس نسبت های واکنش پذیری به روش های خطی حداقل مربعات معمولی (OLS) برون خطی 1H NMR که شامل روش های مایو- لوئیس، فاینمن-راس، فاینمن- راس معکوس، یرزلیوف-بروخینا-راسکین، جوشی-جوشی، کلن- تادوس، کلن-تادوس توسعه یافته و مائو- هوگلین است. نسبت های واکنش پذیری حاصل از روش های خطی برون خطی 1H NMR با استفاده از روش های حداقل مربعات تعمیم یافته(GLS) و حداقل مربعات معمولی (OLS) بررسی شد. نتایج نشان داد، روش GLS نسبت به روش OLS ، مقادیر ضریب تعیین (R2) افزایش و مقادیر واریانس نسبت های واکنش پذیری را به طور نسبی کاهش می دهد. همچنین نشان داده شد، نسبت های واکنش پذیری حاصل از روش مائو-هاگلین به روش GLS بهترین تخمین خطی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: نسبت های واکنش پذیری، کوپلیمرشدن، اتیل آکریلات، متاکریلیک اسید، روش برون خطی تعمیم یافته حداقل مربعات خطی
  • قدمعلی کریمی خوزانی، مهرداد کوکبی*، احمد رضا بهرامیان صفحات 43-51
    امروزه، تلاش های قابل توجهی در زمینه ساخت سامانه های پلیمری ناتراوا در برابر گاز انجام می شود. این سامانه ها در مقایسه با سامانه های فلزی مزایایی همچون چگالی کم و هزینه ساخت کمتری دارند. از مهم ترین چالش ها در زمینه ساخت سامانه های پلیمری، انتخاب مناسب اجزا و شرایط فرایندی با هدف کاهش تراوایی گازهای مختلف است. در این پژوهش، ابتدا نانوذرات با استفاده از آلومینیم نیترات 9 آبه و سدیم دودسیل سولفات به عنوان عامل ایجاد ساختار به روش آب گرمایی سنتز شد و با استفاده از آزمون های FE-SEM و EDAX به عنوان نانوآلومینای صفحه ای شناسایی شد. در مرحله دوم، نانوکامپوزیت اپوکسی حاوی نانوآلومینای صفحه ای و کامپوزیت اپوکسی-الیاف کربن حاوی مقادیر مختلف نانوآلومینای صفحه ای ساخته شد. مقادیر نانوآلومینای صفحه ای اضافه شده به رزین اپوکسی در هر دو سامانه 1، 5/2 و %5 وزنی بود. اثر مقدار بارگذاری نانوذرات بر تراوایی گازهای نیتروژن، آرگون و کربن دی اکسید در نمونه های نانوکامپوزیتی اپوکسی-نانوآلومینای صفحه ای اندازه گیری شد. مشاهده شد تراوایی نیتروژن، آرگون و کربن دی اکسید به ترتیب 83، 74 و %50 کاهش یافته و مقدار کاهش تراوایی، با قطر مولکول گاز متناسب است. به طور کلی، استفاده از نانوآلومینای صفحه ای باعث کاهش چشمگیر تراوایی گاز شده است. همچنین، تراوایی گاز کربن دی اکسید در نمونه های کامپوزیت اپوکسی-الیاف کربن دارای نانوآلومینای صفحه ای با هدف مشخص کردن اثر اجزا بر تراوایی سامانه بررسی شد. نتایج نشان داد، تراوایی گاز کربن دی اکسید در نانوکامپوزیت اپوکسی- الیاف کربن حاوی %5 وزنی نانوآلومینای صفحه ای %84 کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: تراوایی، نانوآلومینای صفحه ای، اپوکسی، الیاف کربن، آب گرمایی، نانوکامپوزیت
  • حامد ریخته گر، سید جمال الدین پیغمبردوست*، عبدالرضا میرمحسنی صفحات 53-61
    در پژوهش حاضر، چسب کامپوزیتی رسانای الکتریسیته با استفاده از رزین اپوکسی به عنوان ماتریس پلیمری و ذرات پودر مس پوشش یافته با فلز نقره به عنوان پرکننده تهیه شد. سپس، روی چسب کامپوزیتی تهیه شده آزمون های مختلف نظیر میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی (ICP)، تجزیه گرماوزن سنجی و اندازه گیری مقدار مقاومت ویژه الکتریکی و مقدار استحکام برشی انجام شد. تصاویر SEM از سطح شکست این چسب کامپوزیتی نشان داد، با اضافه شدن پوشش نقره روی سطح ذرات مس، ناهمواری ها و برجستگی های روی سطح ذرات کروی شکل مس کاهش یافته اند. اندازه ذرات پس از پوشش یافتن با نقره تغییر محسوسی نیافته و در حدود کمتر از 35 میکرومتر بود. همچنین تصاویر SEM نشان داد، مسیرهای رسانایی به خوبی در ماتریس پلیمری ایجاد شده اند. با افزودن پرکننده رسانا، استحکام برشی چسب ازMPa 12.14 تا MPa 10.77 کاهش می یابد، اما این مقدار استحکام برای اتصال قطعات مناسب است. همچنین با افزودن پرکننده رسانا، پایداری گرمایی ماتریس پلیمری چسب افزایش یافت. در نهایت، بررسی خواص الکتریکی این چسب کامپوزیتی نشان داد، با افزایش مقدار پرکننده پودر مس، مقاومت ویژه الکتریکی چسب رسانا با شیب تندی کاهش می یابد، اما با ازدیاد پرکننده به %70 وزنی، شیب آن کم می شود. از این رو، مقدار بهینه پرکننده رسانای الکتریسیته از جنس پودر مس پوشش یافته با نقره برای ایجاد خواص الکتریکی، مکانیکی و گرمایی قابل قبول، %70 وزنی به دست آمد که مقاومت الکتریکی ویژه آن Ω.cm 2.8×10-2 است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، پرکننده رسانای الکتریسیته، چسب پایه اپوکسی، خواص الکتریکی، خواص پایداری گرمایی
  • فاطره درستی*، محمدرضا امیدخواه صفحات 63-73
    در این مقاله، غشای نامتقارن ماتریس ترکیبی ماتریمید MIL-53، با لایه پوشسی سیلیکونی (PMHS) ساخته شد. سه پارامتر اصلی در ساخت این غشای نامتقارن شامل غلظت پلیمر ماتریمید، غلظت پلیمر لایه پوششی و درصد ذرات چارچوب آلی-فلزی MIL-53 با روش طراحی آزمون بهینه سازی شد. سپس، تراوایی گاز CO2 و CH4 در تمام غشاهای ساخته شده اندازه گیری شد. برای بررسی ساختار غشا، ساختار سطح مشترک پلیمر و ذرات و اثر تغییر پارامترهای ساخت در ساختار غشا، تصاویر SEM از سطح مقطع آن ها گرفته شد. همچنین، آزمون های TGA و FTIR برای بررسی مقاومت گرمایی غشا و پیوندهای موجود در آن انجام شد. نتایج نشان داد، غشاهای ساخته شده ساختارمتخلخل با حفره های انگشتی داشته و در درصدهای کم تا متوسط از ذرات افزوده شده، فضاهای خالی گزینش ناپذیر در سطح مشترک تشکیل نشده است. مقاومت گرمایی غشا با افزودن ذرات MIL-53 افزایش یافت و دمای شکست پلیمر از 410 به 450 درجه سلسیوس افزایش یافت. نتایج تراوایی غشاها نشان داد، بیشترین مقدارگزینش پذیری CO2/CH4 23.6 مربوط به غشای ماتریمید (wt %20)-MIL53 (wt %15)/PMHS(wt %10) بود. اگرچه در غشاهای حاوی 30% وزنی ذرات به دلیل تجمع آن ها و وجود شکاف، گزینش پذیری کاهش یافت و به 7.5 رسید. نتایج طراحی آزمون نشان داد، پارامتر غلظت لایه پوششی با اهمیت است و با افزایش غلظت پلیمر، گزینش پذیری افزایش می یابد. در حالی که غلظت پلیمر لایه گزینش پذیر در محدوده آزمون شده، اثر معناداری بر عملکرد غشا نداشت. بهینه سازی پارامترها نشان داد، غشای حاوی %15.5 وزنی ذرات با غلظت پلیمر %17.8 و غلظت لایه پوششی %13.2 بیشترین مقدار گزینش پذیری و تراوایی CO2 را دارد.
    کلیدواژگان: غشای نامتقارن، شبکه آمیخته، چارچوب آلی - فلزی، پلیمر، ماتریمید MIL، 53
  • الهام شکری، رضا یگانی*، نعیمه کاظمیان صفحات 75-88
    در این پژوهش، غشاهای ماتریس ترکیبی پلی سولفون (PSf) با پخش مونت موریلونیت طبیعی (Mt) و اصلاح شده با اسید آمینه (M-AA) برای حذف آرسنیک از آب ساخته شد. آزمون های میکروسکوپ الکترونی پویشی، پراش پرتو X، میکروسکوپ نیروی اتمی، تعیین زاویه تماس، گذر دهی آب خالص و استحکام مکانیکی برای مقایسه غشاهای خالص و ماتریس ترکیبی پلی سولفونی انجام شد. آزمون های طیف سنجی زیرقرمز و پراش پرتو X، اصلاح موفق مونت موریلونیت با اسید آمینه و پروتون داربودن گروه عاملی آمینی را نشان داد. پتانسیل زتای مونت موریلونیت پس از اصلاح با اسید آمینه از منفی به مثبت تغییر یافت. بیشترین بهبود در گذر دهی آب خالص، تخلخل و خواص آب دوستی در غشای ماتریس ترکیبی PSf/Mt به دلیل خواص آب دوست مونت موریلونیت به دست آمد. هر چند، مونت موریلونیت اصلاح شده برهم کنش بهتری با پلی سولفون داشت و مقاومت مکانیکی را بیشتر افزایش داد. افزون بر این آزمون های جذب مشخص کرد، بازده حذف غشای ماتریس ترکیبی PSf/M-AA به علت بار مثبت سطح مونت موریلونیت اصلاح شده بهتراست. نتایج به دست آمده نشان داد، مقدار گذر دهی آب خالص، آب دوستی، زبری، استحکام مکانیکی و ظرفیت جذب آرسنیک غشاهای PSf/M-AA با افزایش مقدار M-AA از 0 تا %1.5 وزنی بیشتر می شود. پلی سولفون خالص ظرفیت جذب ناچیزی نشان داد، در حالی که ظرفیت جذب برای غشاهای ماتریس ترکیبی حاوی %1.5 وزنی Mt و M-AA به ترتیب تا 1.4 و 16mg/g به دست آمد. در نهایت، قابلیت استفاده مجدد غشای ماتریس ترکیبی PSf/M-AA با %1.5 وزنی در پنج مرحله آزمون های جذب و کاهش در سامانه فیلترکردن انتهابسته بررسی شد. نتایج به دست آمده قابلیت استفاده غشای ساخته شده را برای چند مرحله متداول تایید کرد.
    کلیدواژگان: پلی سولفون، غشای ماتریس ترکیبی، مونت موریلونیت، اسید آمینه، آرسنیک
|
  • Seyed Reza Akherati Sany, Mehrzad Mortezaei *, Iraj Amiri Amraei Pages 3-17
    An epoxy resin was modified by silica nanoparticles and cured with an anhydride. The particles with different batches of 12, 20, and 40 nm sizes were each distributed into the epoxy resin ultrasonically. Electron microscopy images showed that the silica particles were well dispersed throughout the resin. Tensile test results showed that Young’s modulus and tensile strength increased with the volume fraction and surface area of the silica particles. The simultaneous use of two average sizes of 20 and 40 nm diameter silica particles still increased these mechanical properties but other combinations of silica particles were unsuccessful. A three-point bending test on each pre-cracked specimen was performed to measure the mode I fracture toughness energy. The fracture energy increased from 283 J/m2 for the unmodified epoxy to about 740 J/m2 for the epoxy with 4.5 wt% of 12 nm diameter silica nanoparticles. The fracture energy of smaller particles was greater because of their higher surface to volume ratio. The fracture energy results showed also that the combined nanoparticles has a synergic effect on the fracture toughness of nanocomposites. Simultaneous use of 10 and 20 nm particles increased the fracture energy to about 770 J/m2. Finally, crack-opening displacement was calculated and found to be in the range of several micrometers which was much larger than the sizes of particles studied. Thus, the toughening mechanisms of crack pinning and crack deflection have a negligible effect on improvement of toughness, nevertheless, the plastic deformation and plastic void growth are dominant mechanisms in epoxy toughening by nanoparticles.
    Keywords: epoxy, silica nanoparticles, fracture toughness, toughening mechanisms, specific surface area
  • Mohammad Hassan Moeini, Mohammad Hossein Navid Famili *, Kayvan Forooraghi, Mazyar Soltani Alkouh, Mozafar Mokhtari Motameni Shirvan Pages 19-30
    Microcellular thermoplastic polyurethane foams are examined as absorbing materials in the X-band (8.2-12.4 GHz) frequency range by means of experiment. In this work, we aim to establish relationships between foam morphology including cell size and air volume fraction and electromagnetic properties including absorption, transmission and reflection quality. Nanocomposites based on thermoplastic polyurethane containing carbon black were prepared by coagulation method. In this procedure 15 wt% carbon black-containing nanocomposite was converted to microcellular foams using batch foaming process and supercritical carbon dioxide as physical foaming agent. The morphology of the foams was evaluated by scanning electron microscopy. S-parameters of the samples were measured by a vector network analyzer (VNA) and the effect of morphological parameters such as cell size and air volume fraction on the absorbing properties was investigated. We also established structure/properties relationships which were essential for further optimizations of the materials used in the construction of radar absorbing composites. Foaming reduced the percolation threshold of the nanocomposites due to the reduction in the average distance between nanoparticles. Foaming and dielectric constant reduction dropped the reflection percentage significantly. The increase in air volume fraction in the foam increased absorption per its weight, because of multiple scattering in composite media. The sensitivity of electromagnetic wave toward the variation of cell size is strongly weaker than that toward the variation of air volume fraction. Electromagnetic properties of the microcellular foams deviated a little from effective medium theories (EMTs). Air volume fraction of the cells was a function of cell size and smaller cells showed higher absorption.
    Keywords: microcellular foam, radar absorbing materials, thermoplastic polyurethane, foam morphology, electromagnetic properties
  • Samaneh Ashenagar, Farshid Ziaee *, Seyed Mehrdad Jalilian, Iman Shabani, Shahram Medipour Ataei, Foroud Abbassi-Sourki Pages 31-42
    The physical, chemical and mechanical properties of polymer systems depend on the micro-structural characteristics of their macromolecular chains. Along with the most characteristic kinetic parameters in copolymerization reactions are the reactivity ratios, which give a clear idea of the average composition and the monomer sequence distribution in copolymer systems. This research studies the solution radical copolymerization of methacrylic acid (MAA)-ethyl acrylate (EA) system at low conversion with 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN) as thermal initiator at 60°C in deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d6) as a reaction solvent. In this case, the monomer reactivity ratios were determined using linear off-line 1H nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR) methods such as Mayo-Louis, Finemann-Ross, Inverted Finemann-Ross , Ezrielev-Brokhina-Roskin, Joshi-Joshi, Kelen-Tudos, extended Kelen- Tudos, Mao-Huglin at low and high conversions. The next estimation process in off-line 1H NMR methods were performed by applying techniques based on ordinary least square (OLS) and generalized least square (GLS). The results showed that the GLS approach compared to the OLS increased regression coefficients (R2) and the order of magnitude of parameter variances obtained from GLS was many times lower than that obtained from OLS. In addition, the monomer reactivity ratios obtained by the Mao-Huglin method and the GLS approach showed the best linear estimation.
    Keywords: reactivity ratios, copolymerization, ethyl acrylate, methacrylic acid, off line generalized least square
  • Ghadamali Karimi Khozani, Mehrdad Kokabi *, Ahmad Reza Bahramian Pages 43-51
    In recent years considerable efforts have been made to develop gas impermeable polymer systems. Compared with metal system counterparts they have advantages such as low density and production costs. The most important challenge in development of impermeable polymer systems is to reduce their gas permeability by proper selection of system composition and process conditions. In this work, nanoparticles were initially synthesized using Al (NO3)3•9H2O and sodium dodecyl sulfate as a structure-directing agent via hydrothermal method and a plate-like structure was characterized by FESEM and EDAX analyses. In the second step, epoxy/plate-like nanoalumina nanocomposites and epoxy-carbon fiber composites containing 1, 2.5, and 5 wt% nanoalumina were prepared. The effect of nanoparticle loading level on permeability of nitrogen, argon, and carbon dioxide in epoxy/plate-like nanoalumina nanocomposites was investigated. It was observed that the permeability of epoxy/plate-like nanoalumina nanocomposites toward nitrogen, argon, and carbon dioxide gases reduced 83%, 74%, and 50%, respectively. It was deduced that the permeability reduction was clearly associated with the diameter of gas molecules. Generally speaking, the results showed that the incorporation of plate-like nanoalumina particles significantly reduced the gas permeability. Also, carbon dioxide gas permeability of carbon fiber epoxy composites containing plate-like nanoalumina was investigated to show the effect of ingredients on the gas permeability of the system. The results indicated that carbon dioxide gas permeability of epoxy carbon fiber composite containing 5 wt% of plate-like nanoalumina was totally reduced 84%.
    Keywords: plate-like nanoalumina, epoxy, carbon fiber, hydrothermal, nanocomposite
  • Hamed Rikhtegar, Seyed Jamaleddin Peighambardoust *, Abdolreza Mirmohseni Pages 53-61
    The progress in scientific and technical products and increasing needs for advanced electrical and electronic devices have motivated researchers to investigate new ideas in this field. One of the main challenges in this way is the connection between microchips and other parts of electrical boards. Lead-based alloys, especially tin-lead solders are the conventional materials which have destructive effects on living organisms and the environment. Electrical conductive adhesives, used as replacement for lead-based solders, are composites comprised of a polymer matrix as adhesive material and conductive fillers for conduction of electricity. In this research conductive adhesives were prepared using diglycidyl ether of bisphenol A epoxy resin as the polymer matrix and various amounts of silver-coated copper powder as conductive filler. The copper powder was coated with silver using electroless plating. The structural properties of the filler was characterized by inductivity coupled plasma analysis. The morphology of the samples was investigated by scanning electron microscopy. The conductive properties, shear strength and thermal stability of adhesives were also evaluated. The conductive adhesive containing 70 percent by weight of silver-coated copper powder showed optimum properties. For this sample an electrical resistivity of 2.8×10-2 Ω.cm and a shear strength of 10.77 MPa were obtained. In addition, the weight loss during thermogravimetric reduction was 23.69% for the optimum sample, while it was 88.71% for the sample with no filler, indicating an improvement in thermal stability due to adding filler.
    Keywords: composite, electrical conductive filler, epoxy base adhesive, electrical properties, thermal stability properties
  • Fatereh Dorosti *, Mohammadreza Omidkhah Pages 63-73
    Asymmetrically mixed matrix Matrimid-MIL-53 membranes with silicone cover layer were fabricated. For better understanding of membrane fabrication process, three main parameters of fabrication, Matrimid concentration, silicone concentration and weight percentage of metal organic framework (MIL-53) particles, were optimized by an experimental design method. Cross-section SEM images were used to study the membrane structure and polymer-particles interface. Moreover, thermal resistance of the membranes and the existence of various bonds in them were investigated by FTIR and TGA analyses. The results showed that membranes had porous structure with finger-like morphology. At low and moderate percentages of particles, there were no non-selective voids observed at polymer-particles interface. The thermal resistance of membranes increased with the increase of MIL-53 weight percentage and the destruction temperature of polymer increased from 410°C to 450°C. The permeability tests results showed that the Matrimid (20% wt)-MIL-53(15% wt)/PMHS (10%wt) membrane exhibited the highest level of CO2/CH4 selectivity (23.6). However, in the membrane with 30 wt% particles loading, selectivity decreased due to particles agglomeration and void formation. The experimental design results showed that the concentration of silicone in covering solution had significant effect. CO2 and CH4 permeability decreased and ideal selectivity of CO2/CH4 increased with silicone concentration enhancement. Although the Matrimid concentration had a little effect on CO2/CH4 ideal selectivity, its enhancement increased the selectivity of the gases. The optimization results showed the membrane with 17.8% of Matrimd polymer, 13.2% of silicone polymer and 15.5 wt% of MIL-53 particle displayed the highest selectivity and CO2 permeability.
    Keywords: mixed matrix membrane, asymmetric membrane, metal organic framework, Matrimid, MIL-53
  • Elham Shokri, Reza Yegani *, Naeimeh Kazemian Pages 75-88
    Polysulfone (PSf) mixed matrix membranes were prepared by embedding pristine montmorillonite (Mt) together with amino acid (M-AA)-modified Mt in order to remove arsenic from water. The qualitative and quantitative comparisons were made between mixed matrix membranes and pure PSf membrane by FE-SEM, XRD, contact angle, AFM, pure water flux (PWF) and mechanical strength tests. The XRD and FTIR results showed that Mt was successfully modified with amino acid, and the amino functional groups were protonated. After modification with amino acid, the Zeta potential of Mt changed from negative to positive. Maximum improvement in PWF, porosity and hydrophilicity was obtained for PSf/Mt mixed matrix membrane due to hydrophilic properties of Mt. However, the modified Mt showed good interaction with PSf and increased the mechanical strength of mixed matrix membranes. Furthermore, the adsorption experiments showed the PSf/M-AA membranes with better arsenic removal efficiency because of positive surface charge of M-AA. The obtained results showed that by increasing M-AA content from 0 to 1.5 wt%, pure water flflux, surface hydrophilicity, roughness, mechanical strength and arsenic adsorption capacity of the membranes increased. The neat PSf membrane showed a very low adsorption capacity for As (V), however the adsorption capacities of 1.4 and 16 mg/g were obtained for the mixed matrix membranes each containing 1.5 wt% of Mt and M-AA. Finally, membrane re-usability of the 1.5 wt% M-AA embedded PSf membrane was assessed by conducting five cycles of adsorption experiments and membrane regeneration in a dead-end filtration system. The obtained results confirmed the applicability of the prepared membrane for multiple cycles.
    Keywords: polysulfone, mixed matrix membrane, montmorillonite, amino acid, arsenic