فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی و یکم شماره 3 (پیاپی 155، امرداد و شهریور 1397)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی و یکم شماره 3 (پیاپی 155، امرداد و شهریور 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/06/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رقیه معرفت سیدلر، محمد ایمانی* ، محمد عطایی، عزیزاله نودهی صفحات 211-237
    در چند دهه اخیر، توجه بسیاری به کاربردهای دارویی و زیست پزشکی پلیمرهایی جلب شده است که محلول آبی آن ها بتواند در پاسخ به محرک های حاصل از تغییر شرایط محیطی درجا، هیدروژل تشکیل دهد. از این میان، محلول های پلیمری ژل شونده در اثر دما به دلیل سادگی، کاربردی بودن و فراوانی نسبی سامانه های پلیمری (طبیعی و سنتزی) ژل شونده در پاسخ به تغییر دما بیشتر بررسی و گزارش شده اند. برخلاف هیدروژل های مرسوم، هیدروژل هایی که در اثر محرک دما درجا تشکیل می شوند، در شرایط فیزیولوژی امکان تشکیل دارند و می توانند یکپارچگی توده خود را در دوره زمانی معین حفظ کنند. کاربرد چنین موادی توسعه فرمول بندی های دارویی با اختلاط محلول پلیمر و دارو را ساده تر می کند و می توان با استفاده از آن ها انحلال داروهای آب گریز با وزن مولکولی کم را بهبود داد. به علت آسانی فرمول بندی محصولات دارویی با انجام فرایند ساده اختلاط دارو (ها) با این مواد، زیست سازگاری و امکان کاربردهای فراوان می توان از آن ها در زمینه های پزشکی و دارویی با هدف مهندسی بافت، انحلال داروهای کم محلول و رهایش کنترل شده داروها و درشت مولکول های زیستی مانند پروتئین ها و ژن ها بهره برد. در این مقاله، هیدروژل های حساس به دما به لحاظ طبقه بندی، کاربرد و ترمودینامیک تشکیل مطالعه شده اند. افزون بر این، سازوکار پاسخگویی هیدروژل ها به دما، پلیمرهای ژل شونده، پیشرفت های اخیر در طراحی مولکولی، سطوح و هیدروژل و نیز کاربردهای زیستی آن ها بررسی شده است. همچنین، مطالعات اخیر در زمینه میسل ها و مزدوج های زیستی هوشمند مرور شده است. در نهایت، محدودیت ها و قابلیت های کاربرد هیدروژل های حساس به دمای تشکیل شونده درجا گزارش شده است. اطلاعات گزارش شده در این مقاله برای طراحی و توسعه سامانه های ژلی پاسخگو به دما با کاربرد و خواص مختلف ضروری است.
    کلیدواژگان: هیدروژل های برگشت پذیر، ژل شدن در جا، دمای بحرانی انحلال، انتقال سل-ژل، محلول آبی پلیمر
  • محمدرضا رستمی درونکلا* ، مهرداد فلاح صفحات 239-250
    انواع پلیمرهای شاخه دار از واکنش پلیمرشدن درجای رادیکالی آزاد مونومرهای آکریلیک اسید (AA) ، مالئیک انیدرید (MA) و پلی اتیلن گلیکول متیل اتر متاکریلات با وزن مولکولی 950g/mol (PEGMA) با درصدهای مختلف از نانوذرات سیلیکا سنتز شدند. شناسایی ساختاری این ترکیبات با روش های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) ، رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن (1HNMR) و سوانگاری ژل تراوایی (GPC) انجام شد. نتایج بررسی برهم کنش میان پلیمرهای شاخه دار با نانوذرات با گرماوزن سنجی (TGA) نشان داد، در شرایط اسیدی پیوندهای هیدروژنی میان عاملیت های موجود در زنجیر پلیمری با سطح نانوذرات بسیار قوی تر از شرایط خنثی است. همچنین، نوع برهم کنش میان عاملیت های موجود در زنجیر پلیمری با گروه های هیدروکسی موجود در سطح نانوذرات در شرایط اسیدی و خنثی متفاوت است. بررسی پراکنش نانوذرات سیلیکا در مجاورت پلیمرهای شاخه دار با استفاده از روش های پراکندگی نور دینامیکی (DLS) و میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) انجام شد. نتایج نشان داد، در شرایط اسیدی اندازه ذرات بسیار بزرگ بوده و پراکنش به خوبی انجام نشد. در شرایط خنثی و پس از صوت دهی، نیز پراکنش نانوذرات به خوبی انجام شد. همچنین، با افزایش درصد وزنی نانوذرات از %7/4 به %23 وزنی، مقدار پراکنش نانوذرات کمتر شد. افزون براین، نتایج SEM مربوط به سطح مقطع سیمان نشان داد، نانوذرات پراکنده شده به خوبی درون سیمان توزیع می شوند و پلیمرهای شاخه دار روی شکل شناسی ساختار بلور های ایجاد شده در سیمان اثر شایان توجهی دارند. نتایج پراش پرتو X با انرژی پاشنده (EDAX) نشان داد، پلیمرهای شاخه دار و نانوذرات به خوبی درون سیمان پخش شدند.
    کلیدواژگان: پلیمر شاخه دار، پراکنش، نانوذرات، سیلیکای دودی، ذرات سیمان میکرونی شده
  • علی صمدی *، مهدی حاجی عبدالرسولی، امیر بابایی صفحات 251-264
    اثر انواع اصلاح کننده نانوخاک رس مونت موریلونیت (MT2EtOH و 2M2HT) و سازگارکننده (PE-g-MA) بر توسعه ساختار، شکل شناسی و سینتیک بلورینگی سرد آمیخته های نانوکامپوزیتی پلی لاکتید-پلی اتیلن دارای 4phr مونت موریلونیت اصلاح شده تجاری (کلویزیت 20A و 30B) بررسی شد. توسعه ساختار شکل شناسی و سینتیک بلورینگی سرد آمیخته های پلیمری نانوکامپوزیتی با روش های پراش پرتو X، میکروسکوپی الکترونی پویشی، گرماسنجی پویشی تفاضلی و اندازه گیری های گرانروکشسانی حالت مذاب خطی و غیرخطی بررسی شد. نتایج پراش پرتو X ساختار میان لایه ای شده در آمیخته های نانوکامپوزیتی پلی لاکتید-پلی اتیلن دارای نانوخاک رس کلویزیت 20A یا کلویزیت 30B را نشان داد. همچنین نتایج نشان داد، بیشینه مشخصه اصلی کلویزیت 30B در آمیخته نانوکامپوزیتی پلی لاکتید-پلی اتیلن-کلویزیت 30B در مقایسه با بیشینه مشخصه کلویزیت 20A در آمیخته نانوکامپوزیتی پلی لاکتید-پلی اتیلن-کلویزیت 20A به زاویه های کوچک تر منتقل شده اند. نتایج رئولوژی و ثابت های ترشوندگی نشان داد، مشارکت کلویزیت 20A در آمیخته پلی لاکتید-پلی اتیلن، طبق سه سازوکار شامل قرارگیری نانوخاک رس در فصل مشترک آمیخته، افزایش گرانروی فاز ماتریس پلی لاکتید و کاهش فرایند به هم پیوستگی، به کاهش اندازه قطره های پلی اتیلن منجر می شود. تصاویر میکروسکوپی الکترونی پویشی نشان داد، شکل شناسی کروی آمیخته پلی لاکتید-پلی اتیلن دارای کلویزیت 30B به شکل شناسی غیرکروی در آمیخته دارای کلویزیت 20A تغییر می کند. نتایج گرانروکشسانی مذاب خطی و غیرخطی نشان داد، ساختار سه بعدی تشکیل شده در آمیخته نانوکامپوزیتی پلی لاکتید-پلی اتیلن-کلویزیت 20A در مقایسه با پلی لاکتید-پلی اتیلن-کلویزیت 30B قوی تر است. سرعت بلوری شدن آمیخته های نانوکامپوزیتی از معادله Avrami با ثابت 2 پیروی کرد. افزودن سازگارکننده به آمیخته های نانوکامپوزیتی پلی لاکتید-پلی اتیلن، به کاهش ثابت سرعت بلوری شدن اصلاح شده (Zc) منجر شد. سازگار کننده در آمیخته های نانوکامپوزیتی با انتقال بخشی از نانوخاک رس به فاز قطره موجب کاهش فرایند هسته گذاری و در نتیجه کاهش سرعت بلوری شدن سرد، نسبت به آمیخته های نانوکامپوزیتی بدون سازگارکننده شد.
    کلیدواژگان: پلی لاکتید، نانوخاک رس، آمیخته، شکل شناسی، بلوری شدن سرد
  • سجاد آور، عباس رضایی شیرین آبادی* صفحات 265-274
    به تازگی مطالعه میسل های کرم مانند (WLMs) پاسخگو به گاز کربن دی اکسید (CO2) به عنوان محرک فراوان، بی اثر و سبز توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این مواد کاربردهای متعددی در زمینه های مختلف از جمله انتقال گرما، کنترل رئولوژی، محصولات حفاظت شخصی و ازدیاد برداشت نفت (EOR) دارند. سامانه ایده ال میسل کرم مانند پاسخگو به CO2 انتقالی برگشت پذیر بین حالت سل به ژل را نسبت به تغییرات محیط نشان می دهد. مهم ترین ویژگی سامانه های مزبور این است که هنگام چرخه های مکرر این انتقالات، CO2 تجمع پیدا نمی کند. در این مقاله، دو نوع متفاوت از مواد بر پایه 3- (دی متیل آمینو) -1-پروپیل آمین (DMAPA) و سدیم دودسیل سولفات (SDS) ، و (DMAPA-SDS) به عنوان سامانه کوچک مولکول و کوپلیمر قطعه ای پلی (2-(دی متیل آمینو) اتیل متاکریلات و پلی متیل متاکریلات و SDS وSDS- (PDMAEMA-b-PMMA) به عنوان سامانه پلیمری به منظور امکان تشکیل میسل های کرم مانند پاسخگو به CO2 بررسی شدند. گروه های آمین در ساختار DMAPA و PDMAEMA-b-PMMA این قابلیت را دارند که با حباب زنی CO2 پروتون دار شده و به نمک های آمونیوم چهارتایی تبدیل شوند و با SDS از راه جاذبه الکتروستاتیک غیرکووالانسی برای تشکیل احتمالی میسل های کرم مانند برهم کنش داشته باشند. گرانروی و ویژ گی های ساختاری محلول های آبی این سامانه ها پیش و پس از قرارگرفتن در معرض CO2 با رئومتری و 1H NMR ارزیابی شد. نتایج به دست آمده از رئومتری رفتار رقیق شدن برشی و ژل مانند را به ترتیب در سرعت های برش و بسامدهای زیاد نشان داد. همچنین نتایج نشان داد، در سامانه کوچک مولکول DMAPA-SDS، میسل کرم مانند پاسخگو به CO2 به شکل ایده آل با مشاهده انتقالات برگشت پذیر سل-ژل تشکیل می شود در حالی که در سامانه پلیمری (PDMAEMA-b-PMMA) -SDS کلوخه شدگی برگشت ناپذیر مشاهده شد. نبود انتقالات برگشت پذیر سل-ژل و کلوخه شدگی زیاد به گره خوردگی زنجیرهای بلند پلیمری نسبت داده شد.
    کلیدواژگان: میسل کرم مانند، پاسخگو به CO2، DMAPA، PDMAEMA، ازدیاد برداشت نفت
  • کمیل نصوری * صفحات 275-287
    الکتروریسی محلول های پلیمری دارای نانوذرات، نوعی قابلیت تولید نانوالیاف کامپوزیتی نوین برای کاربردهای کارآمد است. در پژوهش حاضر، آثار نسبت منظری و خلوص نانولوله های کربن چنددیواره (MWCNTs) بر خواص ساختاری و الکتریکی نانوالیاف کامپوزیتی تولید شده با روش الکتروریسی بررسی شده اند. ابتدا، نانولوله های کربن مصرفی با استفاده از میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و طیف سنجی رامان مطالعه شدند. سپس، پراکنش برای تهیه محلول های نانوکامپوزیتی دارای MWCNTs به روش فیزیکی و با استفاده از ماده سطح فعال غیریونی انجام شد. در انتها، محلول های کامپوزیتی تهیه شده به سرنگ شیشه ای متصل به منبع تغذیه جریان DC اضافه شدند و فرایند الکتروریسی با استفاده از ولتاژ kV 15 بین سوزن و جمع کننده انجام شد. نتایج حاکی از وابستگی خلوص و بلورینگی نانولوله های کربن به شدت پیک G و نسبت پیک های G/D است. خواص ساختاری نانوالیاف کامپوزیتی نشانگر وابستگی شدید آن به ابعاد نانولوله های کربن است، به طوری که در نسبت های منظری بیشتر، خواص ساختاری نانوالیاف بهبود می یابد. تحلیل ساختاری نانوالیاف کامپوزیتی نشانگر تغییر ساختار نانوالیاف با افزایش قطر MWCNTs است. ساختارهای بسیار صاف از نانوالیاف کامپوزیتی دارای %1 وزنی نانولوله کربن حاکی از کیفیت پراکنش بسیار مناسب نانولوله های کربن روی ساختار نانوالیاف تولید شده است. نانوالیاف کامپوزیتی با مقدار خلوص و نسبت منظری ییشتر، خواص الکتریکی مطلوب تری دارند. همچنین، مقدار رسانندگی الکتریکی نانوالیاف کامپوزیتی را می توان از مقادیر S/cm 10-8 (عایق) تا 3-10 S/cm (رسانا) با انتخاب نانولوله کربن با نسبت منظری و مقدار خلوص متفاوت تنظیم کرد. بنابراین، استفاده از نانولوله های کربن با نسبت منظری و خلوص بیشتر در ساختار نانوالیاف کامپوزیتی روش بسیار مناسبی برای توسعه ویژگی های ساختاری و عملکرد الکتریکی نانوالیاف الکتروریسی شده به شمارمی آید.
    کلیدواژگان: الکتروریسی، نانولوله های کربن، خلوص، نسبت منظری، رسانندگی الکتریکی
  • محمد برغمدی، محمد کرابی* ، میرحمیدرضا قریشی، سمیه محمدیان گزاز صفحات 289-301
    در این پژوهش، اثر نانوگرافن بر خواص پخت، کششی و رهایی از تنش نانوکامپوزیت های بر پایه آمیخته NBR/PVC با نسبت درصد 30/70 و لاستیک آکریلونیتریل بوتادی ان با دو مقدار زیاد %45 و متوسط %33 از آکریلونیتریل بررسی شد. نمونه ها با روش اختلاط مذاب تهیه شدند و همان طور که انتظار می رفت، با افزودن نانوگرافن به آمیخته ها، گشتاور پخت افزایش یافت. همچنین، زمان برشتگی (ایمنی) و زمان پخت بهینه به دلیل ممانعت فضایی صفحه های نانوگرافن و ایجاد تاخیر در پخت، افزایش شایان توجهی نشان داد. منحنی های پخت حاکی از اثر درخور توجه درصد آکریلونیتریل (ACN) بر خواص نانوکاموزیت های تهیه شده بود، به طوری که در نانوکامپوزیت های دارای درصد زیاد آکریلونیتریل، گشتاور بیشینه پخت، زمان برشتگی و زمان پخت بهینه افزایش یافت. در ادامه، در آزمون رهایی از تنش مشاهده شد، افزایش مقدار نانوگرافن، مدول اولیه را افزایش می دهد و سبب کاهش مدول نهایی نمونه ها در حالت پیش و پس از پخت می شود. همچنین، در نمونه های با درصد زیاد ACN، مدول اولیه و نهایی در آزمون رهایی از تنش مقادیر بیشتری را نشان می دهد. با افزایش مقدار نانوگرافن و استفاده از نمونه های با درصد زیاد ACN، شیب نواحی کوتاه و بلندمدت نمونه ها در آزمون رهایی از تنش، افزایش یافت. خواص کششی نمونه ها شامل استحکام کششی، ازدیاد طول تا پارگی و مدول یانگ با افزایش مقدار نانوگرافن افزایش یافت. در ادامه، خواص کششی نمونه ها در سه دمای مختلف 25، 50 و 75 درجه سانتی گراد بررسی و مقایسه شد. نتایج اثر دما بر خواص کششی نانوکامپوزیت بیانگر این است که با افزایش غلظت نانوگرافن، کاهش استحکام کششی و مدول یانگ با افزایش دما، نسبت به نمونه بدون نانوذرات بسیار کمتر است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت NBR-PVC، نانوگرافن، مقدار آکریلونیتریل، پخت، رهایی از تنش، رفتار کششی با دما
|
  • Roghayyeh Marefat Seyedlar, Mohammad Imani *, Mohammad Atai, Azizollah Nodehi Pages 211-237
    During the last decades, an increasing attention has been paid to pharmaceutical and biomedical applications of queous polymeric solutions which respond in accordance to the changes in their environmental conditions i.e., stimuli by turning into in situ forming hydrogels. Of all the stimuli-responsive hydrogels, temperature-responsive solutions have been widely investigated due to their simplicity, applicability and relatively high frequency of temperature-responsiveness, in situ gelling polymeric (natural or synthetic) systems. In contrast with the conventional hydrogels, in situ forming temperature-responsive hydrogels can form under physiological conditions and preserve their morphological integrity for a definite time course. Using the materials makes it easier to formulate pharmaceutical formulations by mixing polymer and drug, and also improve the dissolution of hydrophobic drugs with low molecular weight. Due to the simplicity of the pharmaceutical formulation by simple solution mixing, biocompatibility and convenient usage these materials can be used in biomedical and pharmaceutical fields for tissue engineering, solubilizing of sparingly soluble drug molecules, controlled delivery of drugs and biomacromolecules, such as proteins and genes. In this review, temperature-responsive hydrogels are studied regarding their classification, applications and thermodynamics. Moreover, temperature-responsiveness mechanisms, polymeric gels, recent advances in surface, hydrogel and molecular design and biomedical application are investigated. Also, this review focuses on recent investigation based on the designs of temperature-responsive micelles and intelligent bioconjugates. Finally, limitations and potentials of applications of the temperature-responsive in situ forming hydrogels have been reported. The reported information in this paper are necessary to design and develop a desirable temperature-responsive hydrogels with different characteristics and applications.
    Keywords: reversible hydrogels, in situ gelling, critical solution temperature, sol-gel transition, aqueous polymeric solution
  • Mohammad Reza Rostami Darounkola *, Mehrdad Fallah Pages 239-250
    Hypothesis: Dispersion and stabilization of silica nanoparticles are novel approach in the synthesis of hybrid materials in interacting with cement particles. Branched polymers are able to enhance the dispersion and stability of these nanoparticles. Dispersed nanosilica and branched polymers have direct effects on the microstructure of cement. These materials have wide applications in concrete technology. Methods: Various branched polymers were synthesized through in situ radical polymerization of acrylic acid, maleic anhydride and polyethylene glycol methyl ether methacrylate (Mn=950 g/mol) in presence of nanosilica with different contents.
    Findings: The molecular structures of the synthesized branched polymers were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) and gel permeation chromatography (GPC) methods. Thermogravimetric analysis was used to identify the nature of interactions between the branched polymers and nanoparticles. The dispersion state of nanosilica particles within branched polymer solution was studied by dynamic light scattering (DLS) and scanning electron microscopy (SEM) analysis. The results showed a low dispersion in acidic conditions due to agglomeration of nanosilica in the cement. Furthermore, after 30 min sonication, in a neutralized condition, the nanoparticles were dispersed well. In addition, the dispersibility of nanosilica dropped with increases in nanosilica loading. The SEM images showed good dispersion of nanoparticles in the cement medium. It was also demonstrated that the branched polymer had a great influence on the morphology of crystal structure formation in the hydrated cement. The SEM images revealed the best distribution of nanoparticles with 4.7 weight percent nanosilica in the presence of neutralized branching polymers under sonication. From the EDAX results it was also found that the nanosilica particles and branched polymers were dispersed well in the cement medium.
    Keywords: branched polymer, dispersion, nanoparticles, silica fume, micronized cement particles
  • Ali Samadi *, Mehdi Haji Abdolrasouli, Amir Babaei Pages 251-264
    Hypothesis: Among available bioplastics, polylactide exhibits superior properties, including high modulus, good processability, and compostability. However, some disadvantages, such as brittleness and low thermal resistance limit its application in some fields. In order to overcome the limitations of polylactide, it is usually modified by addition of nanoparticles or by blending with other thermoplastics.
    Methods
    Polylactide/polyethylene (PLA/PE)-based nanocomposites were prepared using 4 phr commercially modified montmorillonite (Cloisite 30B or Cloisite 20A) and polyethylene-g-maleic anhydride compatibilizer (PE-g-MA) by melt blending technique. The structure and morphology development and also the cold crystallization kinetics of the samples were investigated using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), differential scanning calorimetry (DSC) techniques and melt linear and non-linear viscoelastic measurements. Findings: The XRD results showed that polymer intercalation into the clay galleries in PLA/PE/Cloisite 30B was higher than that in PLA/PE/Cloisite 20A. The rheological results along with the calculated data of wetting parameter showed that Cloisite 20A in blend nanocomposite could reduce the droplet size through three different mechanisms a: localization of the organoclay in the interface b: increasing the viscosity of PLA matrix and c: decreasing the extent of coalescence process. The FE-SEM micrographs showed that the nodular morphology of PLA/PE/Cloisite 30B changed to a non-nodular morphology in PLA/PE/Cloisite20A. The melt linear and non-linear viscoelastic measurements showed that a stronger 3D-network structure was formed in PLA/PE/Cloisite 20A compared to that in PLA/PE/Cloisite 30B. It was implied that the crystallization rate followed the Avrami equation with the exponent n of around 2. The results also showed that the addition of compatibilizer (PE-g-MA) into PLA/PE/Cloisite 20A or PLA/PE/Cloisite30B decreased modified crystallization rate constant (Zc), because the cold crystallization rates of compatibilized blend nanocomposites were lower than those of uncompatibilized blend nanocomposites and the role of compatibilizer in the transfer of partial organoclays from PLA matrix into the droplets.
    Keywords: polylactide, nanoclay, blend, morphology, clod crystallization
  • Sajad Avar, Abbas Rezaee Shirin, Abadi * Pages 265-274
    Hypothesis: Worm-like micelles triggered by carbon dioxide (CO2), as an abundant, inert, and green stimulus have recently attracted much interest. These materials have many potential applications, including heat transfer, rheological control, personal protection and enhanced oil recovery (EOR). An ideal CO2-responsive worm-like micelle reveals a reversible transition state (from sol to gel state and vice versa) in response to environmental changes. The most important feature of these systems during these transitions is that CO2 does not accumulate in the system upon repeated cycles. Herein, we prepared two types of materials based on 3-(dimethylamino)-1-propylamine sodium dodecyl sulfate (DMAPA-SDS) as a small molecule, and poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate-b-polymethyl mthacrylate)-SDS [(PDMAEMA-b-PMMA)-SDS] as a macromolecule to examine possible formation of CO2-responsive worm-like micelles.
    Methods
    Amine groups in the structure of DMAPA and PDMAEMA-b-PMMA can be protonated and ionized to quaternary ammonium salts by CO2 bubbling and interact with SDS to possibly form a worm-like micelle through non-covalent electrostatic attraction. The viscosity and structural features of aqueous solutions were evaluated before and after being exposed to CO2 by rheometry and 1H NMR, respectively. The rheometry results showed shear thinning and gel-like behaviors at high shear rates and frequencies, respectively. Findings: The results showed that for a DMAPA-SDS small molecule an ideal reversible CO2-responsive worm-like micelle was formed and a sol-to-gel transition was observed, whereas in using a macromolecule an irreversible agglomeration occurred. The absence of reversible sol-gel transitions and the presence of heavy agglomeration for the (PDMAEMA-b-PMMA)-SDS macromolecule was attributed to entanglements of its long polymer chains. Therefore, DMAPA-SDS as small molecule with its ideal CO2-responsive worm-like micelle has potential in different useful applications, particularly in EOR.
    Keywords: worm-like micelle, CO2-responsive, DMAPA, PDMAEMA, enhanced oil recovery
  • Komil Nasouri * Pages 275-287
    Hypothesis: Electrospinning of nanoparticles/polymer solutions offers the potential to achieve novel composite nanofibers in a variety of high performance applications. In this respect, the aspect ratio and purity of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were examined to study the morphological and electrical properties of the electrospun composite nanofibers.
    Methods
    In the first step, MWCNTs samples were characterized using scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectroscopy. Next, nanocomposite solutions containing MWCNTs were prepared by physical dispersion method in presence of a non-ionic surfactant. Finally, the prepared composite solutions were loaded to a glass syringe and connected to a DC power supply device. The electrospinning was performed by applying a high voltage of 15kV between the needle and the rotating collector. Findings: It is generally accepted that a combination of G-band intensity and G/D ratio is useful to evaluate the purity and crystallinity of MWCNTs. The morphological properties of the electrospun composite nanofibers showed their high dependency on carbon nanotubes dimensions, so that at higher aspect ratios the morphological properties generally improved. The morphological analysis of the composite nanofibers revealed that the deformation of the nanofibers increased with increasing MWCNTs diameter. Very smooth surfaces of the composite electrospun nanofibers even with 1 wt% MWCNT concentration were successfully achieved because of the high stability of MWCNT dispersions. The composite nanofibers with higher purity and aspect ratio presented better electrical conductivity. The electrical conductivity of electrospun composite nanofibers could be adjusted from ~10–8 S/cm (insulator) to ~10–3 S/cm (conductor) by different aspect ratios and purities of MWCNTs. MWCNTs with high aspect ratio and high purity offer a promising way to develop electrospun composite nanofibers with improved morphological and electrical properties.
    Keywords: electrospinning, carbon nanotubes, purity, aspect ratio, electrical conductivity
  • Mohammad Barghamadi, Mohammad karrabi*, Mir Hamid Reza Ghoreishy, Somayyeh Mohammadian, Gezaz Pages 289-301
    Hypothesis: Various properties of NBR depend extremely on acrylonitrile (ACN) content of rubber formulation. One of the regular blends of NBR is NBR/PVC. Moreover, as it is widely known nanographene, due to its high specific surface area, is a performance material for producing polymer nanocomposites and for improving thermal and mechanical properties. To study the effect of nanographene on curing, tensile and stress relaxation properties of nanocomposites is interesting and important in practical terms and quality. The hypothesis of this research is to demonstrate the effect of temperature on the physico-mechanical of nanocomposites filled with various amounts of nanographene.
    Methods
    NBR/PVC/nanographene nanocomposites were prepared using NBR/PVC blends with a ratio of 70/30 and acrylonitrile butadiene rubber at acrylonitrile contents of 33% and 45%, incorporated with 0.5, 1.0 and 1.5 phr of nanographene by melt intercalation method using a two roll mill. PVC of 30 phr was mixed with the above compounding formulations in an internal mixer. The TEM images, tensile properties and RPA results (curing and stress relaxation behavior) were obtained and compared. The effect of temperature (25, 50, 75°C) on tensile properties was also studied. Findings: Nanographene increased the maximum curing torque, scorch time and curing time. Samples containing higher ACN percentage, showed higher maximum curing torque, scorch time and optimum cure time. In the stress relaxation test, it was observed that the increase in the amount of nanographene increased the initial modulus and reduced the final modulus of the nanocomposites in the uncured and cured states. In formulations with high CAN content, the initial and final moduli showed higher values. By increasing the nanographene content and formulations with higher CAN content, higher elastic and viscous slopes were observed. The tensile properties of nanocomposites, including tensile strength, elongation and modulus were increased by higher amount of nanographene. In addition, the tensile properties of nanocomposites at three different temperatures of 25, 50 and 75°C were investigated and compared. With increasing nanographene concentration and rising temperature, samples showed a much lower reduction in tensile strength and Young's modulus than those in unfilled sample.
    Keywords: NBR-PVC based nanocomposite, nanographene, acrylonitrile content, curing, stress relaxation, tensile behaviour with temperature