فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی و چهارم شماره 6 (پیاپی 176، بهمن و اسفند 1400)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی و چهارم شماره 6 (پیاپی 176، بهمن و اسفند 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/08
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد رفیعی، سید مرتضی مظفری آهنگرکلایی*، حامد سلیمی کناری صفحات 523-532
    فرضیه

     رزین اپوکسی به دلیل خواص منحصربه فرد، در صنایع مختلف از جمله هوافضا و الکترونیک و تهیه چسب ها، رنگ ها و پوشش ها، به کار گرفته می شود. عوامل پخت اپوکسی ها را می توان به دو گروه معمولی (پخت محیطی یا پخت گرمایی) و تاخیری دسته بندی کرد. عوامل پخت تاخیری اضافه شده به رزین اپوکسی در شرایط معمول پایدارند، اما وقتی در معرض محرک بیرونی از قبیل گرما قرار گیرند، به سرعت موجب پخت رزین اپوکسی می شوند. کپسول دارکردن عامل پخت یکی از روش های اقتصادی تهیه عوامل پخت تاخیری یا غیرفعال بوده که توجه زیادی را جلب کرده است. غلظت عوامل پخت تاخیری کپسول دارشده بر خواص مکانیکی رزین اپوکسی پخت شده اثر زیادی دارد.

    روش ها

    با آزمون های دینامیکی مکانیکی گرمایی و سختی، اثر غلظت میکروکپسول دارای عامل پخت 1-متیل ایمیدازول با دیواره اپوکسی جامد بر خواص مکانیکی رزین اپوکسی پخت شده بررسی شد.

    یافته ها

    اثر غلظت های 20، 25، 30 و 35phr میکروکپسول در اپوکسی مایع بر مدول ذخیره (′E) و تانژانت زاویه فازی (tanδ) بررسی شد. نتایج نشان داد، با افزایش غلظت میکروکپسول در نمونه های پخت شده، مدول ذخیره به دلیل افزایش مقدار عامل پخت و در پی افزایش چگالی اتصال های عرضی، افزایش می یابد. از طرفی نتایج نشان داد، رزین اپوکسی مایع پخت شده با 30phr میکروکپسول، بیشترین دمای گذار شیشه ای (48C) را دارد. همچنین آزمون سختی، نتایج آزمون دینامیکی مکانیکی-گرمایی را در غلظت بهینه میکروکپسول تایید می کند. همچنین نتایج نشان داد، در دمای 30C، با افزایش غلظت میکروکپسول از 20phr تا 25phr مدول ذخیره کاهش می یابد. اما، با افزایش بیشتر غلظت میکروکپسول، مدول ذخیره سامانه رزین اپوکسی پخت شده افزایش می یابد. به طوری که در این دما، رزین اپوکسی پخت شده با 35phr میکروکپسول، بیشترین مدول ذخیره (723MPa) را دارد.

    کلیدواژگان: رزین اپوکسی، عامل پخت تاخیری، میکروکپسول، غلظت عامل پخت، آزمون دینامیکی- مکانیکی- حرارتی
  • احسان نظرزاده زارع*، سامان رحیمی، یاسر رجبی صفحات 533-546
    فرضیه

    پلی (متا-فنیلین دی آمین) و نانوذرات باریم تیتانات دارای خواص فیزیکی و شیمیایی امیدوارکننده ای در زمینه های الکتریکی و اپتیکی هستند. یکی از ویژگی های جذاب این مواد رفتار اپتیکی غیرخطی آن هاست. این ویژگی به این مواد اجازه می دهد تا در فناوری های پیشرفته، ساخت قطعات نوری مختلف و نیز لیزر استفاده شوند.

    روش ها

    درکار پژوهشی حاضر، نانوکامپوزیت پلی (متا-فنیلین دی آمین)-نانوذرات باریم تیتانات (PmPDA/BaTiO3) با پلیمرشدن درجا تهیه شد. مواد تهیه شده با روش های مختلف شناسابی شدند. مطالعات اپتیکی غیرخطی مواد با روش پویش-Z با روزنه باز و روزنه بسته برای به دست آوردن ضریب جذب و ضریب شکست غیرخطی در غلظت های مختلف 0.3، 0.5 و 0.7mg/L با چهار شدت مختلف در طول موج 532nm بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج پراش پرتو X و میکروسکوپی الکترونی گسیل میدانی به ترتیب الگوی نیمه بلوری و ساختار انبوهه ای بی نظم را برای نانوکامپوزیت PmPDA/BaTiO3 نشان داد. پایداری گرمایی نانوکامپوزیت به دلیل وجود نانوذرات BaTiO3 نسبت به PmPDA افزایش یافت. وجود نانوذرات BaTiO3 در نانوکامپوزیت باعث جابه جایی پیک جذبی پلیمر به سمت طول موج کوتاه تر (325nm) شد. نتایج اپتیکی نشان داد، در غلظت های 0.3، 0.5 و 0.7mg/L با تغییر شدت نور فرودی بر نمونه های PmPDA، وBaTiO3 و PmPDA/BaTiO3 مقادیر ضریب شکست غیرخطی (n2) و ضریب جذب غیرخطی (β) متفاوت به دست می آید. همچنین، نتایج نشان داد، با تغییر شدت، نمونه ها دارای ضریب شکست غیرخطی با علامت منفی هستند. این نتیجه حاکی از ماهیت خودواکانونی نمونه هاست که می تواند نقش مهمی در اصلاح پالس های لیزری ایفا کنند. همچنین نمونه ها، دارای ماهیت جذب اشباع (SA) هستند. این ویژگی نقش مهمی در ساخت کلیدهای نوری و محدودکننده های نوری در لیزرها دارد.

    کلیدواژگان: خواص اپتیکی غیرخطی، نانوکامپوزیت، باریم تیتانات، پلی(متا-فنیلن دی آمین)، لیزر
  • حدیث اقبالی* صفحات 547-556
    فرضیه

     کیتوسان زیست پلیمری تجدیدپذیر است که امروزه به عنوان ماده ای موثر و پرکاربرد در صنایع مختلف به کار می رود. برای تولید هیدروژل های کیتوسان از عوامل اتصال عرضی مختلفی استفاده می شود که اغلب آن ها سمی و خطرآفرین هستند با توجه به کاربردهای فراوان کیتوسان در پزشکی، دارورسانی، مهندسی بافت و صنایع غذایی بهتر است که از عوامل اتصال عرضی ایمن و غیرسمی برای تولید زیست پلیمرها و هیدروژل های کیتوسانی استفاده شود. وانیلین، آلدهیدی طبیعی و غیر سمی است که می تواند به عنوان عامل اتصال عرضی برای تولید هیدروژل های کیتوسانی به کار گرفته شود. اتصال های عرضی که وانیلین با کیتوسان برقرار می کند، از یک طرف پیوند نوع باز شیف و از طرف دیگر پیوند هیدروژنی است که باعث می شود، هیدروژل کیتوسان-وانیلین (CV) نسبت به سایر هیدروژل های کیتوسان-دی آلدهیدها از نظر مکانیکی ضعیف تر باشد. در اغلب مطالعات، هیدروژل کیتوسان-وانیلین با مقیاس میکرو و نانو و نیز به شکل زیست لایه بررسی می شود. هدف در این مطالعه ساخت درشت هیدروژل های متخلخل CV و بررسی خواص مکانیکی آن هاست. همچنین، اثر استفاده از پرکننده های مونت موریلونیت (MMT) بر بهبود خواص مکانیکی درشت هیدروژل های کیتوسان-وانیلین-مونت موریلونیت (CMV) بررسی شد.

    روش ها

    هیدروژل های کیتوسان با عامل اتصال عرضی وانیلین و پرکننده های مونت موریلونیت ساخته شدند. طیف شناسی زیر قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و میکرو سکوپی الکترون پویشی (SEM) به ترتیب برای شناسایی پیوندهای تشکیل شده و بررسی شکل شناسی هیدروژل ها انجام شد. سپس، مقدار ژل شدن، جذب آب، تخلخل و خواص مکانیکی هیدروژل ها بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد، درشت هیدروژل های حاصل از کیتوسان و عامل اتصال عرضی وانیلین (CV,CMV) خواص مکانیکی مناسبی به لحاظ تخلخل (>90%)، محتوای ژل (> 86%)، تورم و استحکام مکانیکی دارند. وجود وانیلین سبب افزایش تخلخل و ایجاد تخلخل های منظم در هیدروژل کیتوسان شد. همچنین، افزودن پرکننده به هیدروژل های کیتوسان-وانیلین مقدار تخلخل و تورم در مخلوط آب و اتانول (%96 اتانول) را کاهش و خواص مکانیکی و تورم در آب را افزایش داد.

    کلیدواژگان: کیتوسان، وانیلین، عامل اتصال عرضی، مونت موریلونیت، هیدروژل
  • رسول محسن زاده*، امیر فتحی صفحات 557-568
    فرضیه

    در این پژوهش، اثر نانوذرات دوده و پلی یورتان گرمانرم بر استحکام کششی و مقاومت ضربه ای پلی استال مطالعه شده است که کاربرد فراوانی در ساخت قطعات خودرو همچون پایه سپر دارد. بهبود مقاومت ضربه ای پلی استال، از جمله چالش های صنعت خوردو است که موجب کاهش آسیب جلوبندی خودرو در تصادفات می شود. جادادن فاز پلی یورتان گرمانرم در ماتریس پلی استال، می تواند سازگاری مناسبی با پلیمر ماتریس ایجاد کند و مقاومت ضربه ای آمیخته را افزایش دهد. افزون بر این، وجود دوده در ماتریس پلی استال می تواند به طور هم زمان استحکام کششی و مقاومت ضربه ای و مقاومت در برابر پرتو فرابنفش پلی استال را افزایش دهد.

    روش ها

    نمونه های استاندارد کشش و ضربه نانوکامپوزیت بر پایه آمیخته پلی استال دارای %42/0 وزنی تقویت کننده نانوذرات دوده و فاز پلی یورتان گرمانرم (10، 15 و %20 وزنی) با اکسترودر دوپیچی و قالب گیری تزریقی تولید شدند. آزمون های استاندارد کشش و ضربه برای ارزیابی عملکرد مکانیکی نانوکامپوزیت ها انجام شد. شکل شناسی سطوح شکست نمونه های ضربه و سازوکار های چقرمگی با استفاده از میکروسکوپی الکترونی پویشی بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج آزمون کشش نشان داد، وجود نانوذرات دوده باعث افزایش مدول یانگ و استحکام کششی پلی استال شد. با وجود این ، افزودن پلی یورتان گرمانرم در آمیخته پلی استال-دوده باعث کاهش استحکام کششی شد. افزودن یک فاز با قطعه های نرم به ماتریس گرمانرم دارای قطعه های سخت، استحکام کششی را کاهش داد. افزون بر این، فاز تقویت کننده دوده و فاز پلی یورتان گرمانرم، درصد ازدیاد طول نانوکامپوزیت سه فازی را افزایش داد. نتایج آزمون ضربه نشان داد، وجود نانوذرات دوده و پلی یورتان گرمانرم در ماتریس پلی استال به افزایش مقاومت ضربه ای منجر می شود. تغییرشکل پلاستیک، لیفچه ای شدن، ترکچه زایی و تشکیل میکروحفره در مجاورت نانوذرات دوده و پلی یورتان گرمانرم، به عنوان سازوکار های چقرمگی غالب در نانوکامپوزیت ها بودند.

    کلیدواژگان: پلی استال، پلی یورتان گرمانرم، نانودوده، مقاومت ضربه ای، شکل شناسی
  • علی عبادی راد، محمدحسین بهشتی* صفحات 569-578
    فرضیه

    چسب های آکریلی بر پایه متیل متاکریلات به دلیل فرایند پلیمرشدن خطی، در دسته پلیمرهای گرمانرم قرار می گیرند. با افزودن مونومرهای دو یا چندعاملی آکریلاتی یا متاکریلاتی انتظار می رود، اتصال های عرضی به طور جزیی ایجاد شود و خواص گرمایی و شیمیایی بهبود یابد. همچنین، می توان با افزودن مونومرهای اسیدی آکریلاتی یا متاکریلاتی، استحکام چسبندگی این چسب ها را افزایش داد.

    روش ها

    آمیزه هایی شامل درصدهای مختلفی از مونومر متیل متاکریلات و پلی متیل متاکریلات تهیه شدند. سپس، با اندازه گیری گران روی و تعیین زاویه تماس، مناسب ترین فرمول بندی از لحاظ خواص ترکنندگی انتخاب شد. از آزمون زمان ژل شدن برای تعیین مقدار بهینه جزء دوم در این چسب دوجزیی، استفاده شد. به منظور بهبود خواص، مونومرهای اصلاح کننده شامل مونومر اسیدی برای افزایش چسبندگی و مونومر دوعاملی برای ایجاد اتصال های عرضی اضافه شدند. با استفاده از آزمون تجزیه دینامیکی مکانیکی، اثر چگالی اتصال های عرضی بر وزن مولکولی بین اتصال های عرضی و با آزمون های تجزیه گرماوزنی، مقاومت شیمیایی و استحکام برشی، اثر اتصال های عرضی بر سایر خواص مطالعه شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد، افزودن مونومر اسیدی موجب شد تا مقدار استحکام برشی هم پوشان چسب آکریلی روی زیرایند آلومینیم از حدود 1.1MPa به 7.2MPa افزایش یابد. با استفاده از %4 مونومر دوعاملی و ایجاد اتصال های عرضی، این استحکام تا حدود 3.5MPa افزایش یافت. در بررسی مقاومت گرمایی مشاهده شد، با ایجاد ساختار شبکه ای، دمای کاهش %5 وزن، از 194C به 248C افزایش یافت. همچنین مقاومت شیمیایی چسب های پخت شده، در آب، اتانول، استون و تولوین بررسی شد. نتایج نشان داد، در حلال قوی استون، نمونه بدون اتصال های عرضی حل شد، در حالی که هر دو چسب گرمانرم و گرماسخت مقاومت خوبی در بر ابر آب دارند. نمونه شبکه ای %14.9 کاهش وزن را پس از 24h غوطه وری در استون نشان داد.

    کلیدواژگان: چسب دوجزئی، آکریلیک، متیل متاکریلات، اتصالات عرضی، عامل پخت
  • سکینه بهاری اردشیری، غلامرضا کیانی*، ایوب کریم زاد قویدل، مهسا مهدوی نیا صفحات 579-595
    فرضیه

     اندازه گیری دقیق دما در حوزه های مختلف پزشکی و صنعتی اهمیت ویژه ای دارد. اخیرا، با گسترش نانوفناوری، پژوهشگران سعی در عرضه نانوحسگرهای گرمایی داشته اند. هدف از پژوهش حاضر تولید نانوحسگر گرمایی فراحساس است که بتواند در پایش دمای بدن انسان و زمینه های صنعتی به کار گرفته شود.

    روش ها

    نانوکامپوزیت های پلی پیرول و گرافن با درصدهای مختلف سنتز شدند. مشخصات ساختاری نانوکامپوزیت های حاصل، با میکروسکوپی الکترونی پویشی و طیف شناسی پراش پرتو X بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد، گرافن و پلی پیرول سنتزی به ترتیب ساختار صفحه ای با ضخامت 100nm و الیافی با قطر 150nm دارند. همچنین طیف پرتو X نانوکامپوزیت %0.5 وزنی، بیانگر ترکیب مناسب گرافن و پلی پیرول با یکدیگر بود. نتایج ارزیابی زیست حسگر گرمایی نمونه ها نشان داد، پلی پیرول خالص در محدوده دمایی 80-25 درجه سلسیوس با حساسیت 218 در مقایسه با سایر نمونه ها رده نخست را به خود اختصاص داده است. اما رفتار غیرخطی کاربرد آن را محدود ساخته است. در این بازه دمایی حسگر نانوکامپوزیت 0.5 وزنی به ترتیب با حساسیت، ضریب مقاومت دمایی و زمان های پاسخ و بازیابی 197، 1.7، 78 و 170s بهینه ترین عملکرد را نشان داد. در محدوده دمایی 40-35C، برای پایش دمای بدن انسان، نیز حسگر نانوکامپوزیتی %0.5 وزنی، بهترین عملکرد خطی را با حساسیت 20.5 ضریب دمای مقاومتی 2.26 و زمان های پاسخ و بازیابی 21 و 34s دارد که در مقایسه با نمونه های مشابه به ترتیب 23.9 و 1.8 برابر بهبود یافته است. در جمع بندی نهایی، حسگر نانوکامپوزیتی با غلظت 0.5% وزنی، ایده آل ترین نانوحسگر ارزیابی شد که در دو حوزه صنعتی و پزشکی می تواند به کار گرفته شود.

    کلیدواژگان: زیست حسگر گرمایی، گرافن، پلی پیرول، پلیمر رسانا، نانوکامپوزیت
|
  • Mohammad Rafie, Seyed Morteza Mozaffari *, Hamed Salimikenari Pages 523-532
    Hypothesis

     Epoxy resin is used in various industries such as adhesives, paints and coatings, aerospace and electronics due to its unique attributes. Epoxy curing agents can be generally classified in two groups of normal (room or high temperature) and latent curing agents. Latent curing agents are mixed with epoxy resins to obtain stable compounds at normal conditions. These compounds can cure epoxy resins rapidly when exposed to external stimulation, such as heat. Capsulation of curing agent as a cost-effective method has attracted an extensive attention to prepare non-reactive or latent curing agents. The concentration of microencapsulated latent curing agent significantly affects the final mechanical properties of cured epoxy resins.

    Methods

    The effect of concentration of microcapsules containing curing agent of 1-methyl imidazole by solid epoxy shell on the mechanical properties of epoxy resin was investigated using dynamic mechanical thermal analysis.

    Findings

    The effect of 20, 25, 30 and 35 phr (per hundred resin) microcapsules concentration in liquid epoxy on storage modulus (E′) and phase angle tangent (Tanδ) was investigated. The results showed that increasing the concentration of microcapsules in cured samples causes to advance storage modulus due to increasing the amount of curing agent and consequently increasing the density of crosslinks. On the other hand, it was found that liquid epoxy resin cured with 30 phr microcapsules has the highest glass transition temperature (48°C). The hardness test results also confirmed the results of thermal-mechanical dynamic test at the optimum microcapsule concentration. The results also indicated that at 30°C the storage module decreased by increasing microcapsule concentration from 20 to 25 phr.  The storage modulus of cured epoxy resins increased to higher values by increases in microcapsule concentration. Therefore, the epoxy resin cured by 35 phr microcapsule showed the highest storage module (723 MPa).

    Keywords: epoxy resin, latent curing agent, microcapsule, Concentration of Curing Agent, Dynamic Mechanical Thermal Analysis
  • Ehsan Nazarzadeh Zare *, Saman Rahimi, Yaser Rajabi Pages 533-546
    Hypothesis

     Poly(m-phenylenediamine) and barium titanate nanoparticles have promising physical and chemical properties in the electrical and optical fields. One of the attractive properties of these materials is their nonlinear optical behavior. This property allows these materials to be used in high-tech systems, the manufacture of various optical parts as well as lasers.

    Methods

    Poly(m-phenylenediamine/barium titanate) nanoparticles (PmPDA/BaTiO3) nanocomposite was prepared by in situ polymerizations. The prepared materials were characterized by various methods. Nonlinear optical studies of materials were investigated by the Z-scan technique with open aperture and closed aperture to obtain the absorption coefficient and nonlinear refractive index at different concentrations 0.3, 0.5, and 0.7 mg/L with four different intensities at a wavelength of 532 nm.

    Findings

    X-ray diffraction and field emission electron microscopy results showed a semi-crystalline pattern and an irregular aggregate structure for PmPDA/BaTiO3 nanocomposite, respectively. The thermal stability of the nanocomposite increased due to the presence of BaTiO3 nanoparticles relative to PmPDA. The presence of BaTiO3 nanoparticles in the nanocomposite shifted the absorption peak of PmPDA to a shorter wavelength (325 nm). The optical results show that at concentrations of 0.3, 0.5, and 0.7 mg/L with varying intensity of moderate light on PmPDA, BaTiO3, and PmPDA/BaTiO3 samples, the values of nonlinear refractive index (n2) and the nonlinear absorption coefficient (β) are obtained differently. In addition, the results show that by changing the intensity, the samples have a nonlinear refractive index with a negative sign (n2 <0). This result shows that the samples are self-focal in nature and can play an important role in the correction of laser pulses. The samples also have a saturation absorption (SA) nature. This feature plays an important role in the fabrication of optical switches and optical limiters in lasers.

    Keywords: Nonlinear optical properties, Nanocomposite, barium titanate, poly(m-phenylenediamine), laser
  • Hadis Eghbali * Pages 547-556
    Hypothesis

     Chitosan is a biodegradable biopolymer used today as an effective and practical material in various industries. To produce chitosan hydrogels, different crosslinkers are utilized, most of which are toxic and, dangerous. Due to the many applications of chitosan in medicine, pharmaceuticals, tissue engineering and food industries, it is better to use safe and non-toxic crosslinkers to produce biopolymers and hydrogels. Vanillin is a natural and non-toxic aldehyde that can be used as a crosslinker to produce chitosan hydrogels. The cross-links that vanillin make with chitosan are, on the one hand, the Schiff base type bond, and on the other hand, the hydrogen bond, which makes the chitosan-vanillin (CV) hydrogel more mechanically weaker than other chitosan-dialdehyde hydrogels. Chitosan-vanillin hydrogels have been studied in micro- and nanoscale and biofilm shape. In this study, montmorillonite (MMT) fillers have been used to fabricate chitosan-vanillin-montmorillonite (CMV) macrohydrogels, and their effect on improving mechanical properties has been investigated.

    Methods

    In this study, chitosan hydrogels were fabricated with vanillin crosslinker and montmorillonite as fillers. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) were performed to identify the bonds formed and to examine the morphology of the hydrogels, respectively. Then, the gel content, swelling, porosity, and mechanical properties of hydrogels were investigated.

    Finding

    The results showed that the presence of vanillin increased the porosity and caused regular porosity in the chitosan hydrogel. Chitosan and vanillin macrohydrogels have good mechanical properties with a porosity greater than 90%, gel content > 86%, swelling, and mechanical strength. The addition of filler to chitosan-vanillin hydrogels also reduces the porosity and swelling and increases the mechanical properties of this system

    Keywords: Chitosan, vanillin, crosslinker, montmorillonite, Hydrogel
  • Rasool Mohsenzadeh *, Amir Fathi Pages 557-568
    Hypothesis

     The effect of carbon black nanoparticles and thermoplastic polyurethane on the tensile strength and impact properties of polyacetal (POM), which is widely used in the application of automotive parts such as bumper brackets, has been investigated. Improving the impact resistance of polyacetal is one of the challenges of automotive industry, which would diminish the car damage in accidents. The incorporation of thermoplastic polyurethane into the polyacetal matrix can create good compatibility and increase its impact resistance. In addition, the presence of carbon block in the polyacetal matrix can simultaneously elevate the tensile strength and impact resistance and increase the UV resistance of polyacetal.

    Methods

    Standard mechanical testing specimens of the POM/CB/TPU nanocomposites, containing 0.42% (by wt) carbon black and different fractions of 2.5, 5 and 7.5 % (by wt) of thermoplastic polyurethane (TPU) were produced through a twin-screw extruder and injection molding. Standard tensile and impact tests were performed to evaluate the mechanical performance of nanocomposites. The morphology of fractured surfaces of impact specimens and the toughening mechanisms were investigated using scanning electron microscopy (SEM). 

    Findings

    The results of tensile test showed that the presence of carbon black nanoparticles increases the Young's modulus and the tensile strength of polyacetal. However, the inclusion of thermoplastic polyurethane into the POM/CB reduced the tensile behavior. The incorporation of a phase with soft segments to the polymeric matrix with hard segments reduces the tensile strength. In addition, the carbon black and the thermoplastic polyurethane increase the elongation-at-break of this three-phase nanocomposite. The results of impact test showed that the presence of carbon black nanoparticles and thermoplastic polyurethane in the polyacetal matrix leads to enhanced impact resistance. Plastic deformation, crazing, fibrillated structure and microvoid were the dominant toughening mechanisms in nanocomposites.

    Keywords: POM, TPU, carbon black nanoparticle, impact resistance, morphology
  • Ali Ebadirad, MohammadHosain Beheshty * Pages 569-578
    Hypothesis

     Acrylic adhesives based on methyl methacrylate are thermoplastic polymers due to their linear polymerization. By adding two or more functional acrylate or methacrylate monomers it is expected that cross-linking may occur partially in leading to their chemical and thermal resistance improvements. It is also possible to increase their adhesion strength by adding acidic acrylate or acidic methacrylate additives.

    Methods

    Compounds containing different percentages of methyl methacrylate monomer and polymethyl methacrylate were prepared. By measuring viscosity and contact angle, a suitable formulation based on surface wetting property was selected. Gel time measurement was used to find optimum amount of the second component of these two-component adhesives. For improving the properties, some modifying monomers including acidic monomer for increasing the adhesion property and a two-functional monomer for crosslinking were added. Crosslink density was assessed by dynamic mechanical analysis. Thermal gravimetry analysis, chemical resistance and lap shear test were used to evaluate other properties.  

    Findings

    Results show that the lap shear strength of acrylic adhesive on aluminum substrate increased from 1.1 MPa to 2.7 MPa by adding acidic monomer as adhesion promoter. The strength increased to 3.5 MPa by using 4% of ethylene glycol dimethacrylate as a two-functional crosslinking agent. The decomposition temperature at 5% weight loss increased from 194 to 248 ᵒC. The chemical resistance of cured adhesives in water, ethanol, acetone and toluene was also studied. The results show that the specimen without crosslinking was dissolved in acetone while the crosslinked specimen showed 14.9% weight loss after 24 h immersion. Both the thermoplastic and thermoset adhesives showed good water resistance.

    Keywords: adhesive, Two component adhesive, acrylic, methyl methacrylate, crosslinking, curing agent
  • Sakkineh Bahari Ardashiri, Gholamreza Kiani *, Ayub Karimzad Ghavidel, Mahsa Mahdavinia Pages 579-595
    Hypothesis

     Accurate temperature measurement is of particular importance in various medical and industrial fields. Researchers have recently developed heat-sensitive sensors with the development of nanotechnology. The goal of the present research is the fabrication of an ultra-sensitive thermal nanosensor that can be applied to monitor human body temperature and industrial tasks. 

    Methods

    For this purpose, polypyrrole and graphene nanocomposites were synthesized with different percentages. The structural characteristics of the obtained nanocomposites were assessed by electron scanning microscopy and X-ray diffraction spectroscopy (XRD). 

    Findings

    The results showed that synthetic graphene and polypyrrole are in the shape of sheets and fiber with a thickness less than 100 nm and diameter of 150 nm, respectively. The XRD spectrum of the 0.5% (by wt) nanocomposite also indicated a suitable combination of graphene and polypyrrole. The thermal biosensor evaluations of samples disclosed that pure polypyrrole allocated the first rank compared to other samples in the temperature range of 25-80°C, with a sensitivity of 218 kΩ/°C, but its nonlinear behavior limited its applicability. In this temperature range, 0.5% (by wt) nanocomposite sensor showed the highest optimal performance with the sensitivity, temperature coefficient resistance (TCR), response and recovery time of 197 kΩ/°C, -1.17 %°C-1, 78 and 170 s, respectively. In the temperature range of 35-40°C, to control the human body temperature, the nanocomposite sensor with the concentration of 0.5% (by wt) has the best linear performance with a sensitivity of 20.5 kΩ/˚C, TCR of -2.26% per°C and response and recovery times of 21 and 34 s. In  comparison to similar samples, this nanocomposite has improved by 23.9 and 1.8 times, with respective to the above recovery time. In the final conclusion, the nanocomposite sensor with a concentration of 0.5% (by wt) was designated as the most ideal nanosensor that can be utilized in industrial as well as medical fields.

    Keywords: Thermal bio-nanosensor, Graphene, polypyrrole, conductive polymer, Nanocomposite