فهرست مطالب

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی و یکم شماره 4 (پیاپی 156، مهر و آبان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/08/15
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نسرین زهره، علی پورجوادی، سید حسن حسینی * صفحات 307-318

    سلولوز فراوان ترین منبع تولید زیست توده است و می تواند جایگزین سوخت های فسیلی شود. راه حل کلی استفاده از سلولوز، تبدیل آن به گلوکوز و سپس تولید اتانول از آن است. روش آبکافت گرمایی به وسیله کاتالیزگرهای اسیدی جامد راه حل مناسبی برای آبکافت سلولوز است. در کار پژوهشی حاضر، کاتالیزگر اسیدی مغناطیسی بر پایه پلیمر مایع یونی با موفقیت تهیه شد. این کاتالیزگر از پلیمرشدن وینیل ایمیدازولیوم سولفونیک اسید در مجاورت نانوذره مغناطیسی اصلاح شده تهیه شد. از آنجا که بستر کاتالیزگر از خود مونومرها تهیه شد، کاتالیزگر در مقایسه با سایر کاتالیزگرهای اسیدی ناهمگن مقدار بارگذاری زیادی نشان داد. کاتالیزگر حاصل با روش های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه، گرماوزن سنجی، مغناطیس سنجی، طیف سنجی پراش پرتو X، دستگاه جذب اتمی و میکروسکوپی الکترونی عبوری شناسایی شد. طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه نشان داد، پلیمر یونی به خوبی روی سطح نانوذرات تثبیت شده است. نتایج آزمون گرمایی نیز نشان داد، مقدار بارگذاری پلیمر روی سطح بسیار زیاد است و کاتالیزگر پایداری گرمایی زیادی دارد. کاتالیزگر یونی حاصل نشان داد، در فرایند آبکافت سلولوز بسیار موثر است و بهره زیادی از گلوکوز را به دست می دهد. کاتالیزگر اسیدی تهیه شده با سایر کاتالیزورهای تجاری و معدنی مقایسه شد و نتایج گزینش پذیری بیشتر کاتالیزگر سنتزشده را تایید کرد. همچنین کاتالیزگر به وسیله جداسازی با آهن ربا بازیابی شد و مجددا در واکنش استفاده شد. تمام نتایج نشان داد، کاتالیزگر تهیه شده در مقایسه با سایر کاتالیزگرهای گزارش شده بهتر عمل کرده و به مقدار کمتری از کاتالیزگر برای انجام واکنش نیاز است. همه این نتایج نشان داد، کاتالیزگر و فرایند ارائه شده قابلیت استفاده در مقیاس زیاد را دارند.

    کلیدواژگان: پلیمر مایع یونی، نانوذره مغناطیسی، کاتالیزگر، آبکافت سلولوز
  • راضیه معینی، آرش صادقی، جعفر خادم زاده یگانه* صفحات 319-330
    در پژوهش حاضر، اثر نانوذرات گرافن کاهش یافته گرمایی بر رسانندگی الکتریکی، ثابت دی الکتریک، قابلیت سپر حفاظت امواج الکترومغناطیسی، رفتار رئولوژی و پایداری گرمایی آمیخته PP/PET مطالعه شده است. بدین منظور، نانوکامپوزیت های آمیخته PP/PET با ترکیب درصد 50/50 در مجاورت مقادیر مختلف گرافن به روش اختلاط مذاب تهیه شدند. شکل شناسی نمونه ها هر دو فاز پیوسته بود که با جذب ترجیحی نانوذرات ساختار فراگیر دوگانه تشکیل شد. این ساختار به طور شایان توجهی رسانندگی الکتریکی نانوکامپوزیت ها را افزایش داد. نتایج رئولوژی نشان داد، شبکه سه بعدی نانوذرات گرافن در کسر حجمی کم تشکیل شده است. در کسر حجمی حدود %1/0 از نانوذرات مقدار رسانندگی الکتریکی به دست آمده (S/m 10-6) معیارهای لازم برای فیلم های نازک را در کاربردهای ضدالکتریسیته ساکن برآورده می سازد. در مقدار %2 از نانوذرات مقدار رسانندگی الکتریکی به مقدار درخور توجه 0. 16S/m می رسد که برای بسیاری از کاربردهای الکتریکی قابل قبول است. با افزودن گرافن ثابت دی الکتریک و قابلیت حفاظت از تداخل امواج الکترومغناطیس آمیخته افزایش شایان توجهی داشت، به طوری که با افزودن %2 نانوذرات در بسامد 10Hz ، ثابت دی الکتریک آمیخته خالص از حدود 4 به مقدار 107×9 و حفاظت از تداخل امواج الکترومغناطیس از 1dB برای نمونه خالص به مقدار 42dB افزایش یافت. این نتایج نشان می دهد، نانوکامپوزیت تهیه شده به خوبی قابلیت استفاده در کاربرد های حفاظت در برابر تداخل امواج الکترومغناطیس را دارد. نتایج آزمون تجزیه گرماوزن سنجی نشان داد، افزودن نانوصفحه های گرافن به طور چشمگیری باعث پایداری گرمایی آمیخته شده است، به طوری که دمای T10 و Tmax با افزودن گرافن و افزایش مقدار آن به دماهای بیشتر انتقال یافته و سرعت تخریب نیز کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: گرافن کاهش یافته گرمایی، رئولوژی، رسانندگی الکتریکی، حفاظت از تداخل الکترومغناطیسی، پایداری گرمایی
  • پریا امیرعابدی، رضا یگانی ، علی اکبری صفحات 331-344
    تماس دهنده های غشایی گاز-مایع به عنوان یکی از جایگزین های بالقوه برای حذف کربن دی اکسید در مقایسه با فناوری های متداول درنظر گرفته شده اند. با وجود این، ترشدگی غشاها به وسیله جاذب های مایع طی این فرایند، عملکرد تماس دهنده های غشایی را محدود می کند که این موضوع ضرورت استفاده از غشاهای ابرآب گریز را در این سامانه ها نشان می دهد. در سال های اخیر، استفاده از نانوذرات برای افزایش آب گریزی سطح غشاهای پلیمری و ساخت غشاهای نانوکامپوزیتی به طور قابل ملاحظه ای مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در راستای کاهش مشکل ترشدگی غشاها، در پژوهش پیش رو از نانوذرات سیلیکای پیوندخورده با گروه عاملی متیل (CH3SiO2) برای افزایش آب گریزی سطح غشای پلی پروپیلنی استفاده شد که این نانوذرات با روش سل-ژل سنتز شدند. غشاهای ساخته شده با آزمون های ATR-FTIR،FE-SEM،XRD و اندازه گیری زاویه تماس، استحکام مکانیکی و فشار نفوذ بحرانی ارزیابی شدند. نتایج حاصل از آزمون ATR-FTIR سنتز نانوذرات سیلیکای اصلاح شده با عامل متیل را روی سطح غشای پلی پروپیلنی تایید کرد. نتایج حاصل از اندازه گیری زاویه تماس نیز نشان داد، در غشاهای نانوکامپوزیتی با افزایش نسبت مولی MTES/TEOS از 1 تا 4، اندازه زاویه تماس از °125 تا °164 افزایش یافته ولی با افزایش بیشتر نسبت مولی MTES/TEOS اندازه زاویه تماس کاهش یافته است. همچنین با دقت در نتایج حاصل از اندازه گیری استحکام مکانیکی می توان دریافت، سنتز نانوذرات، استحکام کششی غشا را تا 12. 8MPa افزایش داده است. در نهایت، عملکرد غشاها در تماس دهنده های غشایی برای جذب گاز کربن دی اکسید ارزیابی شد که نتایج حاکی از کاهش شدید شار عبوری برای غشاهای خالص در مقایسه با غشاهای نانوکامپوزیتی بود.
    کلیدواژگان: تماس دهنده غشایی، آب گریزی، غشای نانوکامپوزیتی، پلی پروپیلن، نانوذرات سیلیکا
  • صدیقه سلطانی، قاسم نادری*، میرحمیدرضا قریشی، اکرم شکرزاده، فائزه رزمجو صفحات 345-357

    نانوکامپوزیت های هیبریدی لاستیک طبیعی و لاستیک استیرن-بوتادی ان (NR/SBR) تقویت شده با الیاف کوتاه نایلون و نانولوله های کربن در غلتک آزمایشگاهی تهیه شدند. اثر مقادیر مختلف نانولوله های کربن چنددیواره (MWCNT) اصلاح شده و نشده در مقادیر مختلف وزنی 0phr تا 3phr بر خواص مکانیکی، ساختاری و شکل شناسی آمیزه های تهیه شده بررسی شد. نتایج نشان داد، چسبندگی الیاف به ماتریس لاستیکی با افزودن عامل سازگارکننده هگزامتیلن تتراآمین، رزورسینول و سیلیکای آب دار (HRH) افزایش یافت. با افزایش مقدار نانولوله کربن چنددیواره اصلاح شده و نشده زمان پخت و شاخص تورم کاهش یافت، در حالی که سرعت پخت و بیشینه گشتاور افزایش یافت. خواص مکانیکی، استحکام پارگی، سختی و مانایی فشاری آمیزه های مزبور با افزایش ترکیب درصد نانولوله های کربن چنددیواره اصلاح شده و نشده در دو جهت طولی (L) و عرضی (T) افزایش نشان داد. جهندگی نانوکامپوزیت های تهیه شده با افزایش ترکیب درصد نانولوله کاهش یافت و در نانولوله اصلاح شده کاهش بیشتری مشاهده شد. ساختار نانوکامپوزیت ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مطالعه شد. نتایج حاکی از آن است که با افزودن نانولوله کربن به ویژه اصلاح شده در جهت طولی بیرون زدگی الیاف و حفره های توخالی کمتر است. بدین معنا که چسبندگی قوی تری بین ماتریس و الیاف با وجود نانولوله اصلاح شده به وجود آمده است. برای نمونه ها در جهت عرضی، بیرون زدگی الیاف بیشتر و چسبندگی ضعیف تری مشاهده شد.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، الیاف کوتاه کربن، نانولوله کربن، لاستیک NR، SBR، خواص مکانیکی و شکل شناسی
  • بهرام پورحسن ، آیدین میرزاپور، زهرا اسلامی صفحات 359-371
    از کامپوزیت الیاف شیشه در ساخت محفظه سوختن سازه های فضایی استفاده می شود. برای بهبود عملکرد کامپوزیت ها در این سازه ها، ذرات سیلیکا در مقیاس میکرون کاربرد گسترده ای پیدا کرده اند. در پژوهش حاضر، امکان ساخت کامپوزیت فنولی الیاف شیشه با ذرات سیلیکا در مقیاس نانو برای جایگزینی کامپوزیت های رایج ساخته شده از ذرات سیلیکون دی اکسید در مقیاس میکرون بررسی شده است. هدف از ساخت این نانوکامپوزیت ها افزایش عملکرد فداشوندگی این سازه ها و نیز کاهش وزن مرده و هزینه ساخت این سازه های فضایی است. برای ساخت نمونه ها، ابتدا مقدار مشخصی از رزین در متیل الکل حل شد. سپس، مقدار لازم نانوسیلیکا به مخلوط اضافه شد و مخلوط حاصل به مدت 1h به طور هم زمان با همزن مکانیکی و فراصوت دهی همزده شد. برای ساخت نانوکامپوزیت الیاف شیشه، ابتدا مقدار نظری الیاف خرده شده وزن شد. سپس، این الیاف به طور دستی با مخلوط رزین به دست آمده آغشته سازی شدند. برای ساخت نانوکامپوزیت ها خمیر آماده شده داخل قالب استوانه ای ریخته شد و به روش قالب گیری فشاری در دمای 170C و فشار 10bar پخت شد. برای بررسی خواص فداشوندگی نمونه های ساخته شده از آزمون اکسی استیلن استفاده شد. در این آزمون از داده های کاهش وزن نمونه ها و بررسی سطح نمونه ها پیش و پس از فداشوندگی برای تحلیل نتایج به دست آمده استفاده شد. نتایج نشان داد، وجود نانوسیلیکا باعث تشکیل لایه مذاب با گرانروی زیاد شده که به عنوان لایه محافظ در برابر نفوذ گرما عمل کرده و از تخریب بیشتر لایه های پایین تر نمونه ها جلوگیری می کند. همچنین، فرسایش وزنی نانوکامپوزیت دارای فقط 2، 4 و %6 وزنی نانوسیلیکا نسبت به نمونه بدون نانوسیلیکا به ترتیب حدود 12، 19 و %31 کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت فنولی، الیاف شیشه، نانوسیلیکا، آزمون اکسی استیلن، فداشوندگی
  • سینا شاهی، حسین روغنی ممقانی*، مهدی سلامی کلجاهی، حمیدرضا ابراهیمی صفحات 373-383

    نانوکامپوزیت های دارای پایداری گرمایی زیاد از واردکردن نانولوله کربن اصلاح شده به داخل ماتریس رزین اپوکسی پخت شده با رزین نووالاک تهیه شدند. طی فرایند اصلاح، گروه های کربوکسیل در اثر اکسایش با نیتریک اسید و گروه های هیدروکسیل با استفاده از واکنش گروه های اسیدی ایجاد شده با بوتان دی ال روی نانولوله های کربن حاصل شدند. سپس، عاملیت اپوکسی روی سطح نانولوله با استفاده از عامل اتصال دهنده سیلانی (3- گلیسیدیلوکسی پروپیل) تری متوکسی سیلان ایجاد شد. نانولوله کربن اصلاح شده با عاملیت اپوکسی قابلیت واکنش پذیری با گروه های هیدروکسیل نووالاک را دارد. در اثر پخت نانولوله کربن اصلاح شده و رزین اپوکسی دارای گروه های اپوکسیدی با رزین نووالاک شبکه هیبریدی مقاوم گرمایی حاصل شد. با توجه به واکنش پذیری کم گروه های اپوکسی و هیدروکسیل در حالت کاتالیز نشده، از تری فنیل فسفین به عنوان کاتالیزگر برای تسریع واکنش پخت استفاده شد. در نهایت، نتایج حاصل از طیف سنجی زیرقرمز و فوتوالکترونی پرتو X نشان داد، اصلاح نانولوله کربن به طور موثری انجام شده است. آزمون پراش پرتو X، توزیع یکنواخت نانولوله کربن اصلاح شده را در ماتریس اپوکسی پخت شده، نشان داد. طبق نتایج تجزیه گرماوزن سنجی، واردکردن نانولوله کربن اصلاح شده به مقدار 2 و %4 وزنی در داخل شبکه هیبریدی اپوکسی پخت شده با نووالاک باعث افزایش شایان توجه مقدار خاکستر باقی مانده آن از %26. 6 به مقادیر 32. 8 و %38. 2 شد. بر اساس نتایج به دست آمده از میکروسکوپی های الکترونی پویشی و عبوری، نانوله های کربن ساختارهای درهم تنیده و گره خورده با سطحی بسیار صاف و یکنواخت نشان دادند که حتی پس از اصلاح نیز ساختار خود را حفظ می کنند. این روش می تواند به عنوان روش مناسبی برای تهیه گرماسخت های با مقاومت گرمایی زیاد برای استفاده در کاربردهای محافظت گرمایی درنظر گرفته شود.

    کلیدواژگان: رزین اپوکسی، رزین نووالاک، نانولوله کربن، نانوکامپوزیت، خواص گرمایی
  • مجتبی فرخی، مهدی عبدالهی* صفحات 385-400
    یافتن روش های جدید اصلاح شیمیایی پلیمرها، رویکردی جالب برای تغییر خواص و در نتیجه کاربرد نهایی آن هاست. پلی (وینیل الکل) (PVA) و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل (EVA) به دلیل وجود گروه های هیدروکسیل در ساختار خود، گزینه های مناسبی برای بررسی عملی انواع اصلاح شیمیایی به شمار می آیند. پلی (وینیل الکل) با استفاده از آکریلویل کلرید در حلال 1-متیل-2-پیرولیدون (دمای معمولی) و مالئیک انیدرید در حلال دی متیل سولفوکسید (دمای C°100) عامل دار شد. کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل نیز با استفاده از کلرواستیل کلرید و آلفابرموایزوبوتیریل برمید از واکنش استری شدن در حلال 1-متیل-2-پیرولیدون و دمای معمولی عامل دار شد. افزون بر این، گروه بنزایمیدازول از واکنش جانشینی کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل آلفابرموایزوبوتیریل دارشده با نمک سدیم 2-مرکاپتوبنزایمیدازول در حلال تتراهیدروفوران (دمای 80C°) وارد ساختار کوپلیمر شد. ساختار پلیمرهای اولیه و اصلاح شده به وسیله آزمون های مختلف مانند طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) و طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته پروتون (1H NMR) بررسی و تجزیه و تحلیل شدند. پلی (وینیل الکل) با استفاده از آکریلویل کلرید و مالئیک انیدرید به ترتیب 9. 31 و %46. 28 مولی و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل با استفاده از کلرواستیل کلرید و آلفابرموایزوبوتیریل برمید به ترتیب 71. 50 و %63. 46 مولی عامل دار شدند. نتایج به دست آمده نشان داد، روش های استفاده شده به عامل دارشدن زیاد پلیمرها منجر می شود و گزینه های مناسبی برای عامل دارکردن این دسته از پلیمرها هستند. افزون بر این، برای پیش بینی رفتار پلیمرهای عامل دارشده، پارامتر انحلال پذیری کلی و مولفه های آن (قطبی، پراکنشی و پیوند هیدروژنی) با استفاده از روش های مشارکت گروه های عاملی Hoy و Hoftyzer-Van Krevelen محاسبه شدند. محاسبات نشان داد، دی متیل استامید برای پلی (وینیل الکل) آکریلوییل دارشده (A-PVA) ، پلی (وینیل الکل) کربوکسی وینیل دارشده (CV-PVA) و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل و استون برای کوپلیمرهای اصلاح شده با کلرواستیل کلرید و آلفابرموایزوبوتیریل برمید و کوپلیمر آزول دارشده بهترین حلال از میان حلال های بررسی شده هستند که با نتایج تجربی مطابقت خوبی داشت.
    کلیدواژگان: کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل، عامل دارکردن شیمیایی، آزول دارشدن، پارامتر انحلال پذیری، آزمون های 1H NMR و FTIR
|
  • Nasrin Zohreh, Seyed Hassan Hosseini, Ali Pourjavadi Pages 307-318

    Hypothesis: Cellulose is the most abundant source of biomass, and it has a potential ability to become an alternative to fossil resources for sustainable production of chemicals and fuels for preventing global warming by decreasing atmospheric CO2 generated from the consumption of fossil fuels. Mildly hydrothermal method using solid acid catalysts for production of glucose from cellulose can be one of the key technologies for a future sustainable society using cellulose biomass.

    Methods

    In this manuscript, an acidic poly(ionic liquid) coated magnetic nanoparticle catalyst was successfully synthesized by polymerization of vinylimidazolium sulfonic acid in the presence of surface modified magnetic nanoparticles. The poly(ionic liquid) coated magnetic nanoparticle was prepared by distillation-precipitation-polymerization in the absence of any surfactant. Direct attachment of SO3H to imidazole groups in polymeric chains resulted to generation of highly dual acidic poly(ionic liquid) which can be used as a Bronsted acid catalyst. Since, the monomers make the catalyst bed, the catalyst has high loading level of acidic groups comparing to other heterogeneous acid catalysts. The resultant catalyst was characterized by various instrumental analyses such as FTIR, TGA, XRD, VSM, AA and TEM. Finding: The resulting ionic heterogeneous catalyst is shown to be an efficient catalyst in hydrolysis of cellulose and gave high yield of glucose. The synthesized acidic catalyst was compared to industrial and mineral acids and the results showed higher selectivity of the presence catalyst. The catalyst was also separated by using an external magnet and reused in other runs. All the results proved that the present catalyst has better performance compared to other reported catalysts and lower amounts of catalyst was required to complete the reaction. All the results show that the presented catalyst and protocol can be scaled up

    Keywords: poly(ionic liquid), magnetic nanoparticle, catalyst, cellulose hydrolysis
  • Razieh Moeini, Arash Sadeghi, Jafar Khademzadeh Yeganeh Pages 319-330
    Hypothesis: We investigated the effect of thermally-reduced graphene (TRG) nanosheets on electrical conductivity, dielectric constant, electromagnetic interference shielding performance, rheological behavior and thermal stability of polypropylene/polyethylene terephthalate (PP/PET) blend.
    Methods
    For this purpose, 50/50 PP/PET blends were prepared through melt compounding in presence of different volume fractions of TRG. The direct current (DC) conductivity, the AC electrical conductivity and EMI shielding effectiveness of composites were measured. The morphology of blends was examined by means of scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Findings: The morphology of the samples was co-continuous, and preferential localization of the nanoparticles led to a double percolated structure. This structure enhanced electrical conductivity of the samples considerably. The rheological analysis indicated that a percolated network was formed at low volume fractions of TRG. At 0.1 vol% loading, the conductivity of the composites satisfies the antistatic criterion (10−6 S/m) for thin films. At 2 vol% of graphene, a high electrical conductivity of0.16 S/m was achieved which was considered sufficient for electronic device applications. The dielectric constant and the electromagnetic interference shielding efficiency (EMI SE) of the blends significantly increased with TRG addition. By incorporating 2 vol% of TRG, the dielectric constant increased from 4 (for neat sample) to 9×107 at 10 Hz and the EMI SE increased from 1 dB (for neat sample) to 42 dB at 10 GHz, satisfying the target value for commercial applications. Thermogravimetric analysis (TGA) indicated that addition of TRG effectively enhanced the thermal stability of the samples. Incorporation of TRG not only increased the initial decomposition temperatures but also decreased the rate of decomposition. The enhanced thermal stability of the composites was attributed to the high aspect ratio of TRGs, which served as a barrier and prevented the emission of gaseous molecules during thermal degradation.
    Keywords: thermally reduced graphene, rheology, electrical conductivity, electromagnetic interference shielding, thermal stability
  • Parya Amirabedi, Reza Yegani, Ali Akbari Pages 331-344
    Hypothesis: Gas-liquid membrane contactors have been considered as one of the potential alternatives for CO2 removal compared to conventional technologies. However, membranes wetting with liquid absorbents during this process limits membrane contactors application, which indicates the need for the use of hydrophobic membranes in these systems. In recent years, the use of nanoparticles to increase the hydrophobicity of polymer membrane surfaces and fabrication of nanocomposite membranes has been considerably investigated by researchers.
    Methods
    In order to reduce the wetting problem of membranes, in the present work, methyl grafted silica nanoparticles (CH3SiO2 NPs) were used to increase surface hydrophobicity of the polypropylene (PP) hollow fiber membranes, which were synthesized by the sol-gel method. Prepared membranes were characterized by ATR-FTIR, XRD, FE-SEM, contact angle, mechanical strength and breakthrough pressure. Findings: The obtained results from ATR-FTIR analysis confirmed the presence of methyl grafted silica NPs on the surface of PP membrane. The results of the contact angle measurement showed that for nanocomposite membranes by increasing the MTES/TEOS molar ratio from 1 to 4, the contact angle increased from 125° to 164°; however, the contact angle decreased with further increase in the molar ratio of MTES/TEOS. Also, with the precision in the results of mechanical strength measurement, it can be seen that the synthesis of NPs on the membrane surface as well as in the cross-section increased the tensile strength of the membrane to 12.8 MPa. Finally, the performance of membranes was investigated in the membrane contactors for CO2 absorption, which results in a significant decrease in the flux for pure membranes compared with nanocomposite membranes
    Keywords: membrane contactor, hydrophobicity, nanocomposite membrane, polypropylene, silica nanoparticles
  • sedigeh soltani, Ghasem Naderi, Mir Hamid Reza Ghoreishy, Akram shokrzadeh, Faezeh Razmjoo Pages 345-357

    Hypothesis: Short fibers can be incorporated directly into the rubber compound along with other nanoparticles. The state of filler dispersion and orientation in the matrix, their size and aspect ratio as well as the interactions with the rubber chains have been shown to be crucial parameters that determine the reinforcing ability of these fillers. These nanocomposites are light weight and there is tremendous potential in stiffness/weight ratios over conventional materials. In this study, nanocomposites of (NR/SBR) elastomer/short nylon fiber with different amounts of carbon nanotubes were prepared in the presence ofhydrated silica-resorcinol-hexamethylene tetramine (HRH) as bonding agent.

    Methods

    Natural rubber and styrene butadiene rubber (NR/SBR), reinforced with short nylon fibers and carbon nanotubes, were prepared in a two-roll mill mixer. The effect of different amounts of modified and unmodified multiwall carbon nanotubes (MCNTs) between 0 and 3 phr on the mechanical properties, structure and morphology of nanocomposite samples were investigated. The adhesion of the fiber to the rubber matrix was enhanced by the addition of a dry bonding system consisting of HRH. The structure of nanocomposites was studied by scanning electron microscopy (SEM). Findings: By enhancing the amount of modified carbon nanotube and unmodified carbon nanotube, the curing time and the swelling index decreased, while the curing rate and maximum torque increased. The mechanical properties, tear strength, hardness and compressibility were increased as the content of modified and unmodified multi-wall carbon nanotubes increased in both directions of longitudinal (L) and transverse (T) in the nanocomposite. The resilience of nanocomposites was reduced by increasing the carbon nanotube content, and there was a further decrease in the modified nanotube. The microscopy results indicated that by adding carbon nanotubes, specially modified carbon nanotube in longitudinal direction, the fibers pull out and hollow holes decreased at the fracture surface due to the strong bond between the rubber matrix and the fibers and carbon nanotubes. In transverse direction, there was increased pull out and weak bonding

    Keywords: nanocomposite, short nylon fibers, carbon nanotube, NR, SBR rubber, mechanical, morphology properties
  • Bahram Pourhasan, Aidin Mirzapour, Zahra Islami Pages 359-371
    Hypothesis: Glass-reinforced composites are used in the production of passively cooled combustion chambers. To improve the performance of these composites as well as to decrease their costs, the use of micron sized silicon dioxide particles has been widely used. In this work, the possibility of producing glass phenolic composites with nanosized silica as an alternative to micron-scaled silicon dioxide was investigated.
    Methods
    In order to disperse nanosilica in composites uniformly, a combination of sonication and high stirring was used. In all cases, the blends were prepared according to following procedure: the resin was weighed and diluted in methyl alcohol, and then the selected amount of nanosilica was added. The resultant mixture was sonicated and stirred for 1 h simultaneously. For preparation of glass fiber nanocopmpsites, a theoretical amount of chopped strands was weighed first and then the fibers were mixed with resin or the nanocomposites. Each produced paste was placed in a cylindrical shaped mold and then the mass was compression molded at a pressure of about 10 bar and cured at 180°C. The thermal resistance properties of the produced materials were studied using an oxy-acetylene torch. In depth temperature profiles taken through the thickness of the samples, ablation and loss of mass data of the post-test surfaces were used to evaluate the effects of nanosilica. Furthermore, to investigate the material post-test microstructure, a detailed morphological characterization was carried out using scanning electron microscopy. Findings: In comparison to neat glass/phenolic composite, the introduction of just 2, 4 and 6 wt% nanosilica particles embedded in the matrix improved the mass loss of nanocomposites about 12, 19 and 31%, respectively
    Keywords: phenolic composite, glass fiber, nanosilica, oxy-acetylene test, ablation
  • Sina shahi, Hossein Roghani, Mamaqani, Mehdi Salami Kalajahi, Hamidreza Ebrahimi Pages 373-383


    Hypothesis: Thermally stable nanocomposites were prepared by incorporation of carbon nanotubes (CNT) into the epoxy resin matrix cured by novolac resin. CNT modified with epoxy functional groups is capable of reaction with hydroxyl groups of novolac resin. Therefore, a new and robust method was planned for development of covalent bonding between the filler and matrix. On the other hand, due to slow reaction of epoxy and hydroxyl groups in the absence of catalyst, triphenylphosphine was used as the catalyst to accelerate the curing process.

    Method

    CNT was modified with nitric acid to obtain oxidized CNT (CNTCOOH). After grafting of butane diol at the surface of CNTCOOH, hydroxyl-containing CNT (CNTOH) was prepared. Afterward, epoxy functional groups were applied at the surface of CNTOH through its modification with (3-glycidyloxypropyl) triethoxysilane in order to prepare epoxy-containing CNT (CNTG). Finally, CNTG and epoxy resin were placed in the hybrid network through the curing process with novolac resin. Finding: The results of FTIR-spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy showed that modification of CNT was effectively carried out. X-ray diffraction analysis confirmed uniform distribution of CNTG in the matrix of cured epoxy resin. As thermogravimetric analysis exhibited, char yield of the cured epoxy resin (26.6%) was considerably increased to 32.8% and 38.2% through incorporation of 2 and 4 wt% of CNTG into the network, respectively. According to the scanning electron microscopy and transmission electron microscopy images, CNT showed tubular and entangled structure with smooth and uniform surface which even retained its structure after modification reaction. Finally, this approach can be successfully used for production of thermally-resistant thermoset hybrids for thermal protection applications

    Keywords: epoxy resin, novolac resin, carbon nanotube, nanocomposite, thermal properties
  • Mojtaba Farrokhi, Mehdi Abdollahi Pages 385-400
    Hypothesis: Discovering new chemical modifications for polymers is an interesting way to change the properties and final applications of the polymers. Poly (vinyl alcohol) (PVA) and ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVA) are useful in practical investigations of functional polymers because they can be modified through their hydroxyl groups. In this st وینیل udy, PVA and EVA were modified to incorporate different reactive functional groups using esterification reaction. Then, substitution reaction was used to incorporate benzimidazole groups into the modified EVA. Azolated EVA can be utilized in other applications such as fuel cell as a proton exchange membrane.
    Methods
    Functional modification of PVA was carried out by acryloyl chloride and maleic anhydride in 1-methyl-2-pyrolydone (NMP, room temperature) and dimethyl sulfoxide (DMSO, 100°C), respectively. Similarly, EVA was modified with chloroacetyl chloride and α-bromoisobutyryl bromide via esterification reaction in NMP at room temperature. Next, benzimidazole group was incorporated into the α-bromoisobutyrylated EVA through substitution nucleation reaction with sodium-2-mercaptobenzimidazole in THF at 80°C. Findings: Chemical structures of polymers were investigated by FTIR and
    1H NMR. Functionalization of PVA with acryloyl chloride and maleic anhydride was calculated to be 9. 31 and 46. 28 mol% and that of EVA with chloroacetyl chloride and α-bromoisobutyryl bromide was obtained to be 71. 50 and 63. 46 mol%. The high yield obtained in all of the different proposed routes makes them feasible for activation of EVA copolymers. Moreover, to predict the solubility behavior of functionalized polymers, the Hansen solubility parameters of original and modified polymers were calculated via Hoftyzer-Van Krevelen's (HVK) and Hoy's group contribution methods. Calculations showed that, among studied solvents, dimethylacetamide is the best solvent for acryloylated PVA, carboxyvinylated PVA and EVA copolymer, while acetone is the best one for copolymers modified with chloroacetyl chloride and α-bromoisobutyryl bromide and azolated copolymer, which was in good agreement with the experimental results.  
    Keywords: ethylene-vinyl alcohol copolymer, chemical functionalization, azolation, solubility parameter, 1H NMR, FTIR analyses