جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "polystyrene" در نشریات گروه "مهندسی شیمی، نفت و پلیمر"
تکرار جستجوی کلیدواژه «polystyrene» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
Innovative strides in polymer synthesis have led to the successful living anionic polymerization of styrene-olefin triblock copolymers, yielding varying molecular weights and a remarkably narrow dispersity (Đ) in cyclohexane solvent at 45°C, initiated by n-butyllithium. The novel approach employs anionic polymerization, augmented by the aid of a coupling agent known as 1,12-dibromododecane. Unlike traditional alcohol-based methods employed in polystyrene synthesis, this coupling agent, introduced at the end of the reaction, grafts two living macro-styrene chains with the dodecane chain, effectively acting as the pivotal second component in the formation of the triblock copolymer. Extensive experimentation pinpointed 45°C as the optimal temperature for anionic copolymerization in cyclohexane solvent. The comprehensive analysis, encompassing 13C NMR, 1H NMR, FTIR spectroscopy, and GPC, confirms the successful synthesis of styrene-dodecane-styrene triblock copolymer. The NMR results illustrate successful molecular structures, while GPC attests to the precision, showing a narrow Đ of below 1.2. This pioneering approach not only underscores the efficiency of anionic polymerization in the synthesis of styrene-olefin-styrene triblock copolymer using termination strategy but also promises extensive implications in material science and industrial applications.Keywords: Living Anionic Polymerization, Polystyrene, Styrene-Olefin-Styrene Triblock Copolymer, 12-Dibromododecane
-
فرضیه :
یکی از چالش های موجود در صنایع تولید اسفنج، دستیابی به خواص مکانیکی و عایق گرمایی مطلوب مورد نیاز آن صنعت است که به طور مستقیم با چگالی سلول و اندازه و توزیع اندازه حباب ها ارتباط دارد. از این رو، پیش بینی توزیع اندازه حباب ها در هر سامانه تولید اسفنج به خواص نهایی اسفنج مدنظر کمک شایانی می کند. هسته گذاری، رشد، به هم پیوستگی و تثبیت نهایی حباب ها، مراحل اثرگذار در خواص نهایی اسفنج است که باید در پیش بینی توزیع اندازه حباب ها و مرحله آزمایشگاهی به آن توجه شود.
روش هادر این پژوهش، ابتدا برای پیش بینی هسته گذاری سلول از مدل اصلاح شده کلاسیک هسته گذاری و سپس از مدل تعادل جمعیتی برای پیش بینی توزیع اندازه حباب ها در یک سامانه ناپیوسته تولید اسفنج پلی استیرن استفاده شد. مدل سازی این فرایند تک بعدی بوده و تغییرات قطر حباب به عنوان متغیر مشخصه سامانه در معادله ها وارد شده است. مرحله تولید اسفنج در دماهای 70، 90 و 110درجه سلسیوس، فشار 20MPa و مرحله تثبیت در زمان های 0.1 و 1sو حالت بدون تثبیت انجام شد. برای محاسبه متوسط اندازه و توزیع اندازه سلول از تصاویر SEM و نرم افزارهای Axiovision.v4.82.SP2 و SPSS 26 استفاده و با نتایج مدل سازی مقایسه شد.
یافته هابا استفاده از نمودار توزیع اندازه حباب های به دست آمده از مدل سازی، میانگین اندازه حباب ها در زمان تثبیت 1s در دمای اشباع 70 درجه سلسیوس، 4.3μm بود. با افزایش دما از 70 به 90، میانگین اندازه حباب به 36.7μm افزایش یافت که به دلیل افزایش سرعت نفوذ مولکول های گاز به داخل حباب است. با افزایش مقدار گاز در پلی استیرن، حجم آزاد افزایش و دمای گذار شیشه ای کاهش یافت. در دمای 110 میانگین اندازه سلول های حباب به 78.1μm افزایش یافت و از آنجا که این دما بیش از دمای گذار شیشه ای پلی استیرن بوده، افرون بر سرعت زیاد نفوذ گاز به داخل سلول حباب، فرایند رشد متوقف نشده و نفوذ و به هم پیوستگی بین حباب ها ادامه داشته است. در نهایت، پیش بینی های مدل با داده های تجربی مقایسه شد که تطابق قابل قبولی را نشان داد.
کلید واژگان: مدل تعادل جمعیتی, اسفنج, دی اکسید کربن فوق بحرانی, پلی استایرن, توزیع اندازه حبابHypothesis:
One of the existing challenges in the foam production industry is to achieve the desired mechanical and thermal insulation properties required, which are directly related to cellular density, size, and distribution of bubbles. Therefore, predicting the bubble size distribution in each foam production system significantly contributes to the final properties of the desired foam. Nucleation, growth, coalescence of bubbles, and their final stabilization are influential stages in the ultimate properties of the foam that should be considered in predicting the bubble size distribution and laboratory testing phase.
MethodsInitially, a modified classical nucleation model was used for predicting cell nucleation, and then a population balance model was employed to predict the size distribution of bubbles in a batch system for the production of polystyrene foam. The modeling of this process was one-dimensional, and changes in bubble diameter were included as the characteristic variable of the system's equations. The foam production stage was carried out at temperatures of 70°C, 90°C, and 110°C, under a pressure of 20 MPa, and the consolidation stage was performed within 0.1 s and 1 s and without consolidation. To calculate the average cell size and size distribution, SEM images and software tools such as Axiovision.v4.82.SP2 and SPSS 26 were used, and the results were compared with the modeling outcomes.
FindingUsing the bubble size distribution obtained from modeling, the average bubble size at a saturation temperature of 70°C and a consolidation time of 1 s was 4.3 µm. With an increase in temperature from 70°C to 90°C, the average bubble size increased to 36.7 µm due to the higher rate of gas diffusion into the bubbles. With an increase in the amount of gas in polystyrene, the free volume increased, and glass transition temperature decreased. At 110°C, the average size of bubble cells increased to 78.1 µm. Since this temperature was higher than the glass transition temperature of polystyrene, in addition to the high gas diffusion rate into the bubble cells, the growth process did not stop, and gas diffusion and coalescence between the bubbles continued. Finally, the model predictions were compared with experiments under various conditions and demonstrated acceptable agreement.
Keywords: Population Balance Model, foam, supercritical carbon dioxide, Polystyrene, Bubble Size Distribution -
Polyvinylpyrrolidone (PVP) composites based on rice husk (RH), rice husk carbon (RHC, i.e., black rice husk ash (BRHA)) and rice husk ash (RHA, i.e., white rice husk ash (WRHA)) were prepared separately through solution casting method. Similar composites were made using polystyrene (PS) through the same protocol. The carbon and ash obtained from this type of rice husk were obtained via pyrolysis at 300 and 600 °C, respectively, for 1 hour. The effects of these additives on the spectroscopic characteristics of polymers were verified by examining the infrared (FT-IR) and X-ray diffraction (XRD) spectra of the prepared composites. The resulting showed a remarkable difference between the spectra of parent polymers and the corresponding composites. Changes in peak width and 2θ parameters (observed in XRD patterns) revealed that PVP possesses better interactions with RHC, while PS has better interactions with RHA. Due to the high hydrophilicity of PVP, some investigations were accomplished on the hydrophilic properties of PVP samples. Polystyrene did not reveal detectable water vapor absorption (WVA), thus this experiment was not carried out for PS samples. Eventually, it was disclosed that there are significant discrepancies between the hydrophilic properties of PVP and its composites. In the other word, the WVA decreased from 290% for parent PVP to 210% for PVP-RHC composite.Keywords: polyvinylpyrrolidone, Polystyrene, Rice husk derivatives, bio-composite, Spectroscopic, hydrophilic characteristics
-
هرساله 5/2 میلیون تن پلاستیک وارد اقیانوسها میشود. در خشکی نیز پلاستیک در زمینهای دفع زباله، سواحل و دیگر زیستبومهای حساس سراسر جهان جمع میشود. تحقیقات اخیر نشان داده است نوعی کرم ممکن است به ما در حل مشکل عظیم زبالههای پلاستیکی کمک کند. دانشمندان کشف کردهاند که نوعی کرم میتواند استایروفوم و دیگر پلیاستایرنها را در رژیم غذایی خود جای دهد. به گفته آنها، نهتنها کرمها با رژیم غذایی استایروفوم به حیات خود ادامه میدهند، بلکه ریزانداموارههای موجود در احشای آنها طی فرایند گوارش، پلاستیک را تجزیه کرده و تبدیل به دیاکسیدکربن و ماده غذایی مورد نیاز بدن خود میکنند. مواد زیستتخریبپذیر دفعشده از کرمها نیز به نظر میرسد میتواند به عنوان کود برای بارورکردن خاک زمین کشاورزی استفاده شود. دانشمندان به دنبال راهکارهایی برای پیادهسازی این کشف با روشی مناسب هستند تا زبالههای پلاستیکی را از بین برده و راهکاری برای نجات اقیانوسها، رودخانهها و تمام محیطزیست از عواقب غیرقابلاجتناب تجمع پلاستیک ایجاد کنند. در این مطالعه مروری، به بررسی مقالههای مرتبط با تجزیه زیستی پلیاتیلن و پلیاستایرن و پلیپروپیلن پرداخته شده است.
کلید واژگان: ضایعات پلاستیکی, پلی استایرن, پلی اتیلن, زیست تخریب پذیریEvery year, an enormous amount of 2.5 million tons of plastic enter the oceans. On land, plastic also accumulates in landfills, beaches and other sensitive ecosystems around the world which has been a huge concern through the years. Recent research has been conducted to show us that one type of worm may help us solve the huge problem of plastic waste. Scientists have discovered that the larvae of a type of worm, Mealworm called Tenebrio Molitor, can include styrofoam and other polystyrenes as well as polyethylene in their diet. Not only do worms go on a styrofoam diet, they say, but the microorganisms in their gut can break down plastics during their digestive process, turning it into carbon dioxide and eventually use it as the nutrients that their bodies need. Biodegradable materials disposed by worms also seem to be used as fertilizer to fertilize and impregnate agricultural soil. We are looking for solutions to implement this discovery in a way that eliminates plastic waste therefore can be a solution to clearer oceans, rivers and the entire environment from the inevitable consequences of plastic accumulation. In this review study, narrations from articles related to the biodegradation of polyethylene, polystyrene and polypropylene have been reviewed.
Keywords: Mealworms, Polystyrene, Biodegradation -
Plastic pollution is a threat to the environment because of its slow degradation rate and high usage. The continuous accumulation of these synthetic plastic wastes poses an ever-increasing threat to animals, humans, and the environment. The use of microorganisms to effectively degrade plastic waste can provide a solution to this problem. This study aims to isolate plastic degrading microorganisms from soils taken from the Alimosho local government area of Lagos State, Nigeria. The soil samples were collected from dumpsites filled with plastic and plastic materials. The effectiveness of the degradation of plastic materials was studied over six (6) weeks in broth and agar culture under laboratory conditions by the weight determination method. Physicochemical and microbiological analysis was carried out on the various soil samples using standard protocols. The biodegradation of polyethylene and polystyrene was done in-vitro using the microorganisms isolated from the soil. The following microorganisms were able to degrade a higher percentage of the plastic materials; Staphylococcus aureus, Streptococcus sp, Bacillus sp, and Escherichia coli. The total viable count for bacteria was within the range of 11.8×105 to 2.0×1010CFU/g. Staphylococcus aureus, Streptococcus sp, Bacillus sp, and Micrococcus sp degraded plastic up to 25%, 31.2%, 25%, and 31.2%, respectively. These isolates may be used to actively degrade plastics, thereby reducing the rate of plastic pollution in our ecosystem.Keywords: Biodegradation, microorganisms, Pollution, Polyethylene, polystyrene
-
The synthesized polystyrene has weaknesses in terms of mechanical, physical and thermal properties which limit the use of this polymer. Therefore, the use of the mixtures of polymers can improve these properties. Different parameters like the mixing speed can affect the quality of the properties of the polymer being prepared from the mixture of several polymers. In this study, different percentages of nanocomposites in different stirring speeds have been added to polystyrene. Different tests have been performed on the prepared polymer and investigating the tests shows that in different stirring speeds the values of the tensile strength and impact resistance of the prepared polymer can be increased while the values of the Vicat Softening Temperature (vicat) and Melt Flow Index (MFI) test numbers remain constant. The obtained results from the laboratory data have been simulated by Artificial Neural Networks (ANNs) in order to predict the results for the points which have not been tested and the simulated results show that the laboratory data covered the simulated data perfectly. The results of tests show that by increasing nanoparticles, the resistance of the polymer against impacts will be increased and in addition, increasing the rate of the stirrer causes all other values of tests to increase.Keywords: Nanoclosite, Polystyrene, Artificial Neural Networks
-
فرضیه: تولید فزاینده زباله های پلیمری تخریب ناپذیر مانند پلی استیرن (PS) و پلی استیرن انبساط یافته (EPS) به عنوان یکی از مهم ترین مشکلات زیست محیطی شناخته می شود. فناوری تخریب گرمایی یکی از روش های مناسب و راهبردی برای تبدیل زباله های پلیمری تخریب ناپذیر به مواد شیمیایی یا سوخت است. بنابراین، بررسی سینتیک تخریب ضایعات پلی استیرن به ویژه نمونه های موجود در ایران برای کاربرد در صنایع داخل کشور موضوعی ضروری است. به دست آوردن سینتیک تخریب گرمایی پلی استیرن می تواند در طراحی واکنشگاه های صنعتی به کار گرفته شود و در صورت وجود توجیه اقتصادی وارد فاز سرمایه گذاری صنعتی و تولید مونومرهای استیرن از ضایعات پلی استیرن شود. روش ها: آزمون گرما وزن سنجی تخریب گرمایی دو نمونه پلی استیرن (PS) و پلی استیرن انبساط یافته (EPS) از ظروف یک بار مصرف موجود در بازار ایران، در جو نیتروژن در محدوده دمایی 25 تا 600 درجه سلسیوس با سرعت های گرمادهی 5، 10، 15و 20C/min بررسی و مقدار کاهش جرم آن ها اندازه گیری شد. انرژی فعال سازی داده های تجربی با استفاده از مدل های مختلف سینتیکی Redfern ،Ozawa-Flynn-Wal، Kissinger-Akahira-Sunose،Augis-Bennetis و Vyazovkin تخمین زده شد. یافته ها: مدل Vyazovkin بهتر از سایر مدل ها داده های تجربی را پیش بینی کرد و این مدل به منظور تعیین انرژی فعال سازی انتخاب شد. انرژی فعال سازی برای نمونه های PS و EPS با استفاده از مدل Vyazovkin، به ترتیب در محدوده 158kJ/mol تا 201kJ/mol و 182kJ/mol تا 195kJ/molبه دست آمد. همچنین، ضریب پیش نمایی برای نمونه PS و EPS با استفاده از مدل Vyazovkin به ترتیب 1012×3.08 و 1015×1.05 محاسبه شد. نتایج بررسی سینتیک تخریب گرمایی نمونه های PS و EPS داخل کشور می تواند با کمک به مدل سازی فرایند بازیافت این ضایعات در ایران، به رفع مشکلات زیست محیطی مرتبط با آن کمک کند.
کلید واژگان: پیرولیز, سینتیک, پلی استایرن, پلی استایرن انبساط یافته, انرژی فعالسازیHypothesisThe increasing production of non-degradable polymer wastes such as polystyrene (PS) and expandable polystyrene (EPS) is known as one of the most important environmental issues. Pyrolysis is one of the strategic and suitable methods for recycling of non-degradable polymeric wastes to fuels and useful chemicals. Therefore, investigation of pyrolysis kinetic of polystyrene waste, especially for available materials in Iran, is an essential issue for their use in industries. Obtaining the polystyrene pyrolysis kinetic can be used in designing industrial reactors and where it has economic credibility, styrene monomers can be produced in an industrial scale from polystyrene wastes.
MethodsPolystyrene (PS) and expandable polystyrene (EPS) samples that are available in Iran were collected, and their TGA analysis was performed in a nitrogen atmosphere in the temperature range of 25 to 600oC, at heating rates of 5, 10, 15, and 20 C/min, and sample mass changes were measured. The activation energy of pyrolysis was estimated by the Coats Redfern (CR), Ozawa Flynn Wall (OFW), Kissinger Akahira Sunose (KAS), Augis Bennetis (AB) and Vyazovkin methods.
FindingsThe Vyazovkin model can predict the experimental data better than the other models, and therefore this model was used to estimate the activation energy. The activation energies of PS and EPS were calculated in the range of 158-201 kJ/mole and 182-195 kJ/mole, respectively. Furthermore, the pre-exponential factors of PS and EPS were estimated by Vyazovkin approach as 3.08×1012 and 1.05×1015, respectively. The results of kinetic analysis of polystyrene (PS) and expandable polystyrene (EPS) pyrolysis of samples in Iran can help simulate waste recycling processes and consequently reduce the environmental problems.
Keywords: pyrolysis, kinetics, Polystyrene, expanded polystyrene, Activation Energy -
فرضیه
تخلخل و اندازه منفذ فیلم های متخلخل پلی استیرنی (PS) تهیه شده با روش رسوب دهی غوطه وری با تغییر ترکیب اجزا تنظیم پذیر است. اثر تغییر ترکیب اجزا بر خواص فیلم های متخلخل با مشخصه های ترمودینامیکی قابل تبیین است.
روش هامحلول PS-کلروفرم به همراه افزودنی های کوپلیمر قطعه ای (پلی استیرن-پلی(آکریلیک اسید)، پلی (اتیلن گلیکول) و گلیسیرین) یا ضدحلال (2-پروپانول) تهیه شد. سپس، محلول ریخته گری و در حمام انعقاد 2-پروپانول-کلروفرم غوطه ور شد. فیلم متخلخل حاصل با میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) تصویربرداری و با آزمون تصویری ارزیابی شد. نمودار فازی سامانه با اندازه گیری های تجربی (نقطه ابری شدن) و روش نظری رسم شد. خواص ترمودینامیکی محلول و حمام انعقاد با اختلاف فشار اسمزی ضدحلال (ΔΠNS) و اختلاف فشار اسمزی حلال (ΔΠS) بین محلول و حمام انعقاد ارزیابی شد. افزون بر این، نسبت نزدیکی محلول (ARSolution) و حمام (ARBath) به منحنی دوگره ای (باینودال) نیز به دست آمد.
یافته هاتخلخل و اندازه منفذ فیلم ها با کاهش غلظت پلیمر محلول و اضافه کردن افزودنی ها به محلول ریخته گری افزایش یافت. با کاهش غلظت پلیمر از %17wt به 12wt% ساختار فیلم از چگال به متخلخل (تخلخل %35 و متوسط قطر منفذ 2.8) تغییر کرد. افزودن مقادیر نسبتا کمی از PEG400 و گلیسیرین به محلول ریخته گری (%20 وزنی نسبت به PS) موجب افزایش شایان توجه تخلخل فیلم ها از %35 به ترتیب به 54 و %66 شد. با افزودن ضدحلال به محلول، تخلخل و اندازه منفذ ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت. افزودن حلال به حمام انعقاد به افزایش تخلخل فیلم ها کمک کرد. افزودن ضدحلال به محلول و حلال به حمام انعقاد به ترتیب با کاهش کیفیت حلال (افزایش ARSolution) و کاهش قدرت رسوب دهی منعقدکننده (افزایش ARBath) برای پلیمر همراه بودند. افزایش تخلخل و اندازه منفذهای فیلم به طورعمده با افزایش ΔΠNS و کاهش ΔΠS همراه بودند.
کلید واژگان: فیلم غشایی متخلخل, پلی استیرن, رسوب دهی با غوطه وری, فشار اسمزی, پیش بینیHypothesisThe porosity and pore size of polystyrene (PS) porous films prepared by immersion precipitation can be adjusted by varying the composition of the ingredients. The effect of composition variations on the characteristics of porous films can be elucidated by thermodynamic parameters.
MethodsA PS/chloroform solution with additives (polystyrene-block-poly(acrylic acid), polyethylene glycol (PEG), and glycerol) and/or non-solvent (2-propanol) was prepared. Then, the solution was cast and immersed in a 2-propanol/chloroform coagulation bath. The resultant porous film was imaged by scanning electron microscopy (SEM) and investigated by image analysis. The phase diagram of system was plotted through experimental measurements (cloud point) and theoretical method. The thermodynamic properties of the solution and coagulation bath were evaluated using non-solvent osmotic pressure difference (ΔΠNS) and solvent osmotic pressure difference (ΔΠNS) between the solution and coagulation bath. Moreover, the approaching ratio of solution (ARSolution) and bath (ARBath) to the binodal curve was also obtained.
FindingsThe porosity and pore size of the films increased with decreasing the polymer concentration and adding the additives to the casting solution. By decreasing polymer concentration from 17% wt to 12% wt, the film structure changed from dense to porous (35% porosity and average pore diameter 2.8 μm). Addition of small amounts of PEG400 and glycerol to the solution (20% by weight relative to PS) significantly increased the porosity of the films from 35% to 54% and 66%, respectively. The porosity and pore size decreased first and then increased with adding non-solvent to the solution. Adding solvent to the bath helps increase porosity. Addition of non-solvent to the solution and addition of solvent to the bath were accompanied by decreasing solvent quality (ARSolution increase) and decreasing precipitation power of coagulant (ARBath increase) for the polymer, respectively. The increase in porosity and pore size was mainly associated with increasing ΔΠNS and decreasing ΔΠS.
Keywords: Porous membrane film, Polystyrene, Immersion precipitation, Osmotic pressure, prediction -
فرضیه
اصلاح شیمیایی کوپلیمرها و پلیمرهای تجاری و صنعتی مانند پلی پروپیلن (PP) یکی از تلاش ها و چالش های دانشمندان پلیمر است. در این کار پژوهشی، نانوکامپوزیت پلی پروپیلن اصلاح شده با پلی استیرن و نانولوله کربن چنددیواره با روش های جدید پلیمرشدن شامل پلیمرشدن رادیکالی زنده تهیه شدند.
روش هابدین منظور، ابتدا پلی پروپیلن عامل دار شده با مالییک انیدرید تهیه شد. سپس برای ایجاد درشت آغازگر، پلی پروپیلن با حدواسط نیتروکسیدی و پلی پروپیلن عامل دار شده با مالییک انیدرید، تحت واکنش با اتانول آمین و سپس آلفاکلروفنیل استیل کلرید قرار گرفت، تا پلی پروپیلن کلرواستیل دارشده حاصل شود. از سوی دیگر، 2، 2، 6، 6-تترامتیل-1-پی پیریدینیل اکسی (درشت آعازگر TEMPO) در مجاورت اسکوربیک اسید به TEMPO-OH تبدیل شد. واکنش TEMPO-OH با پلی پروپیلن کلرواستیل دار شده، به ایجاد درشت آغازگر نیتروکسیدی پلی پروپیلن (PP-g-TEMPO) منجر شد. به کمک TEMPOهای قرارگرفته روی پلی پروپیلن، پلی استیرن با وزن مولکولی کنترل شده روی پلی پروپیلن قرار گرفت. در نهایت، نانوکامپوزیت (PP-g-PSt)-MWCNTs-g تهیه شد. در پژوهش دیگری که با فرایند استری شدن انجام شد، نانولوله های کربن ابتدا در واکنش با مخلوط سولفوریک اسید، نیتریک اسید و سپس با تیونیل کلرید به ترتیب با گروه های کربوکسیل و کلر عامل دار شده و در مرحله بعد با PP-OH برای تهیه نانوکامپوزیت PP-g-MWCNTs در حلال THF بازروانی و وارد واکنش شدند.
یافته هاهر یک از مراحل واکنش با طیف سنجی FTIR و 1H NMR بررسی و انجام موفقیت آمیز واکنش ها تایید شد. وجود لایه پلیمری ایجادشده در سطح نانولوله ها با میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز تایید شد. همچنین گرماوزن سنجی نشان داد، پلیمرهای اتصال یافته به سطح نانولوله ها مقاومت گرمایی بیشتری نسبت به پلیمر خالص دارند.
کلید واژگان: نانوکامپوزیت, پلی پروپیلن تک آرایش, پلی استیرن, نانولوله کربن چنددیواره, پلیمرشدن حد واسط نیروکسیدیHypothesisChemical modification of commercial and industrial copolymers and polymers such as polypropylene (PP) is one of the challenges of polymer chemistry. In this research work, a polypropylene nanocomposite modified with polystyrene (PSt) and carbon nanotube was synthesized by new methods, including living free radical polymerization (LFRP).
MethodsMaleic anhydride was grafted onto polypropylene (PP) followed by opening of the anhydride ring with ethanolamine to produce hydroxylated polypropylene (PP-OH). Hydroxyl groups were esterified using α-phenyl chloroacetyl chloride to obtain PP-Cl. Then 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy (TEMPO) was immobilized onto the PP backbone using a nucleophilic substitution reaction to produce PP-TEMPO macroinitiator. Afterward, the monomer (St) was grafted onto the backbone (PP) through “grafting onto” technique to afford (PP-TEMPO)-g-PSt. The chloride-end-caped PP-g-PSt copolymer was then attached to the oxidized MWCNTs in the presence of DMF as solvent to produce the MWCNTs-g-(PP-g-PSt) nanocomposite by solution intercalation method. Also, the present study confirmed that PP-g-MA was efficient to promote the dispersion of MWCNTs in the PP matrix, which solved the problem of CNTs aggregation and limited compatibility between nanotubes and polymer matrices. In another study nanotubes-polypropylene nanocomposities were prepared through esterification process.
FindingsThe chemical structures of all samples were identified using Fourier transform infrared spectroscopy. Chemical bonding (PP-TEMPO)-g-PSt to MWCNTs was confirmed by thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry results. In addition, morphology studies were investigated using TEM and SEM images. A synthesized MWCNTs-g-(PP-g-PSt) nanocomposite can be used as a reinforcement for polymer (nano-) composites due to the superior features of MWCNTs as well as their compatibility with polymer materials after functionalization processes.
Keywords: nano composited, Isotactic polypropylene, Polystyrene, multiple-walled carbon nanotube, nitroxide-mediated radical polymerization -
Melt free-radical grafting reactions between ethylene-propylene-dieneterpolymer (EPDM) and glycidyl methacrylate (GMA) were investigated in a batch mixer (170°C, 60rpm). Effect of dicumylperoxide (DCP) initiator and GMA functionalizing monomer concentrations was studied on the grafted EPDM characteristics. Titration results indicated an increase in the graft degree (GD) and gel content (GC) values with increasing DCP concentration as a result of increasing primary free radical concentration and strengthening cross-linking side reaction. FTIR spectrums confirmed that GMA functionalities have been grafted onto EPDM with appearing carbonyl (C=O) peak. After that, the resultant EPDM-g-GMA was used as compatibilizer in PS(polystyrene)/EPDM/PA6 (polyamide6) ternary blends. The effect of rubbery compatibilizer on the blend morphology and mechanical properties was studied. The ATR-FTIR spectra of ternary blends, etched to remove unreacted PA6, demonstrated that the compatibilizing reactions occurred during melt blending. By investigating the SEM micrographs it was revealed that the EPDM-g-GMA compatibilizer at the concentration range of 5 wt.% to 15 wt.% changed the size and type of the blend morphology from separated dispersed to multicore-shell morphology. The finest morphology was achieved by using 7.5 wt.% EPDM-g-GMA. Also, the presence of compatibilizer up to 7.5 wt.% could improve the tensile modulus, yield stress and impact strength, but a decreasing trend was observed at higher concentration of the compatibilizer.
Keywords: Functionalizing, glycidyl methacrylate, Polystyrene, Ethylene-propylene-dieneterpolymer, Polyamide6, microstructure, impact strength -
فرضیه
گرافن اکسید (GO) اصلاح شده با عامل شیمیایی دارای پیوند دوگانه در تهیه کامپوزیت های پلی استیرنی با روش ترکیبی پیوندزنی از میان و پلیمرشدن انتقال زنجیر افزایشی -جدایشی بازگشت پذیر (RAFT) به کارگرفته شدند. به کارگیری دو موقعیت واکنش برای پیوندزنی درجای زنجیرهای پلی استیرن از سطح گرافن اکسید، افزایش چگالی پیوندزنی در فرایند پلیمرشدن با روش پیوندزنی از میان در دو موقعیت مختلف و بررسی پلیمرشدن RAFT استیرن با دو چگالی پیوندزنی مختلف و نیز مقدار متفاوت گرافن، هدف های اصلی این پژوهش بودند.
روش هاپس از اصلاح GO با اتیلن دی آمین (EDA) و دستیابی به GO عامل دارشده با EDA و (GOA)، واکنش جفت شدن میان GOA و 3-(کلرودی متیل سیلیل) پروپیل متاکریلات (MCS) برای به دست آوردن لایه های GOA اصلاح شده با MCS و (GOOHD) با مقدار متفاوت اصلاح کننده انجام شد. سپس، روش پیوندزنی از میان پلیمرشدن RAFT برای تهیه کامپوزیت های پلی استیرنی به کار گرفته شد.
یافته هانتایج طیف نمایی نورالکترونی پرتو X نشان داد، اصلاح لایه های گرافن اکسید با EDA و MCS موفقیت آمیز بوده است. همچنین، آزمون طیف نمایی زیرقرمز تبدیل فوریه نشان داد، پیوندهای مولکولی به درستی طی واکنش ها تشکیل شدند. تغییرات مزدوج شدگی الکترونی نیز با طیف نمایی رامان مطالعه شد. متوسط عددی وزن مولکولی و شاخص پراکندگی زنجیرهای پلی استیرن پیوندخورده و آزاد با روش سوانگاری ژل تراوایی محاسبه شد. با آزمون گرماوزن سنجی، خواص گرمایی و نسبت های پیوندزنی اصلاح کننده ها و زنجیرهای پلی استیرن بررسی شد. نسبت پیوندزنی اصلاح کننده ها به ترتیب 12.9 و %7.5 برای لایه های اصلاح شده GO با چگالی های پیوندزنی کم و زیاد به دست آمد. عکس های میکروسکوپی الکترونی پویشی و عبوری نشان داد، در اثر اکسایش، لایه های صاف و مسطح گرافیت به لایه های چروکیده تبدیل می شوند و اتصال زنجیرهای پلی استیرن به سطح لایه ها از شفافیت و وضوح آن ها می کاهد.
کلید واژگان: پلی استیرن, گرافن اکسید, پلیمرشدن انتقال زنجیر افزایشی-جدایشی بازگشت پذیر, پیوندزنی از میان, چگالی پیوندزنیHypothesisGraphene oxide (GO) modified with a double bond-containing chemical was used in the preparation of polystyrene composites by combination of “grafting through” and reversible addition-fragmentation chain-transfer (RAFT) polymerization methods. The main objectives were (1) application of two reaction sites for in situ grafting of polystyrene chains from the GO surface, (2) increasing of grafting density in the polymerization process by grafting through two different sites and (3) evaluation of styrene RAFT polymerization in two different grafting densities and various GO contents.
MethodsAfter modification of GO with ethylenediamine (EDA) using nucleophilic ring opening reaction that is resulted in amine-functionalized GO (GOA), coupling reaction was conducted between the GOA and (3-methacryloxypropyl) dimethylchlorosilane (MCS) to obtain GOOHD layers with different modifier contents. Then, grafting through RAFT polymerization method was utilized for preparation of polystyrene composites.
FindingsX-ray photoelectron spectroscopy shows successful modification of the GO layers with EDA and MCS. Molecular bonding characterization was performed by Fourier transform infrared spectroscopy for the neat and modified GO. Variations in electron conjugation were studied by Raman spectroscopy. Molecular weight and polydispersity index of the free and anchored polystyrene chains were calculated from the size exclusion chromatography. By using thermogravimetric analysis, thermal properties and grafting ratios of the modifiers and polystyrene chains were studied. Grafting ratio of the modifiers was 12.9% and 7.5% for the modified GO layers with high and low grafting densities, respectively. Morphology of the GO layers was investigated through transmission and scanning electron microscopy. Oxidation changed the flat and smooth graphite to wrinkled layers, and grafting polystyrene chains resulted in turbid layers.
Keywords: Polystyrene, graphene oxide, reversible addition- fragmentation chain transfer polymerization, grafting through, grafting density -
در این تحقیق به منظور بهبود شاخص های اصلی فرایند تشکیل هیدرات از یک ساختار ترکیبی پیشنهادی استفاده شده که در سنتز و انتخاب ترکیبات آن یک مهندسی رفتار سطحی پیاده سازی شده است. زمینه اصلی این ساختار سورفکتانت SDBS است که به عنوان عامل محرکه فرایند انحلال انتخاب شده و در ساختار آن نانوذرات فلزی روی با هدف افزایش راندمان مرحله رشد و لایه پلیمری پلی استایرن با هدف حضور ایدیال و منفک نانوذرات و همچنین کنترل کف ایجادشده در سیستم وارد شده است. لایه پلیمری موردنظر ضمن اینکه قادر است میزان تولید کف و ناپایداری سیستم را در هنگام تجزیه گاز به طور قابل توجهی کاهش دهد، به عنوان یک پل ارتباطی گروه های عاملی کربوکسیل را جهت اتصال نانوذرات روی در کنار سورفکتانت ایجاد می کند. بدین ترتیب، لایه گذاری پلیمری برای سورفکتانت ها آن ها را برای کاربرد در مصارف صنعتی جهت ذخیره سازی و مخصوصا آزادسازی گاز از شکل هیدرات مستعد می کند. همچنین شواهد آزمایشگاهی دال بر آن است که استفاده از سیال عامل حاوی غلظت کمی از ساختار ترکیبی پیشنهادی این تحقیق می تواند زمان فرایند تشکیل هیدرات را تا یک چهارم کاهش داده و حجم ذخیره سازی گاز را نیز دو برابر کند. این نتایج در استفاده از این ساختار مهندسی شده در طیف صنعتی بسیار جذاب بوده که مقادیر آن پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: هیدرات, سورفکتانت, پلی استایرن, نانوذرات, روی, القا, هسته زاییTo improve the basic indexes of the hydrate formation process, , a proposed hybrid structure was used in this study, and a surface behavior engineering has been implemented to synthesize and select the components of it. The main agent of this structure is SDBS, a surfactant which has been selected as the driving factor for the dissolution stage. In this structure, zinc metal nanoparticles were stabilized to increase the efficiency of the hydrate growth stage and the polystyrene has been layered to provide an ideal and flexible nanoparticle and control the foam formation. The polymer layer, while capable of significantly reducing the amount of foam formation and decreasing the instability of the system during gas decomposition, provides a bridge between the carboxyl functional groups for bonding the zinc nanoparticles to the surfactant. Thus, polymer layer for surfactants makes them susceptible to industrial applications in the storage and especially release of hydrate from the gas. Experimental evidences also suggest that using a fluid containing a low concentration of the proposed composite structure can reduce the hydrate formation time by up to a quarter, and also double the volume of gas storage. These results are very attractive to use this engineered structure in industrial scale and its quantities are suggested.
Keywords: Hydrate, Surfactant, Polystyrene, Nanoparticles, Zinc, Induction, Nucleation -
Polystyrene (PSt) has been known as one of the important polymers with a wide range of applications. Ability to synthesize PSt with different but predictable molecular weights for various applications is very important in the laboratories and industries. In this study, using various simple and inexpensive techniques with only free radical mechanism, it was tried to synthesize PSt with different low (< 2×104 g mol-1) to high (> 105 g mol-1) molecular weights. PSts with high and moderate molecular weights (2×104-105 g mol-1) were synthesized using thermal and conventional free radical polymerizations, respectively. Reverse iodine transfer radical polymerization (RITP) was utilized to synthesize PSt with a low and controlled molecular weight. Conversion, molecular weight distribution and PSt structure were analyzed using 1H-NMR spectroscopy and size exclusion chromatography (SEC), respectively. Moreover, ω-iodo poly(dimethylsiloxane), i.e. PDMS-I, was also used as a macrotransfer agent for ITP of styrene. Diblock copolymer of PDMS-b-PSt was characterized by 1H-NMR and SEC analyses.Keywords: Polystyrene, low to high molecular weights, thermal polymerization (TP), free-radical polymerization, (reverse) iodine transfer radical polymerization ((R)ITP)
-
نانولایه های گرافن با لبه عامل دارشده با زنجیرهای پلی استیرن به روش، پیوندزنی از میان و پلیمرشدن افزایشی-جدایشی برگشت پذیر (RAFT) تهیه شد. بدین منظور، ابتدا عامل اصلاح کننده با پیوند دوگانه (MD) تهیه شد. پس از اصلاح لبه گرافن اکسید (GO) با دو مقدار متفاوت از MD و تهیه گرافن های اصلاح شده با مقدار کم MD (LFG) و زیاد MD (HFG)، پلیمرشدن RAFT درجا برای پیوندزنی زنجیرهای پلی استیرن به لبه نانوصفحه ها با دو چگالی پیوند متفاوت به کار گرفته شد. آزمون طیف سنجی زیرقرمز نشان داد، اصلاح کننده MD و زنجیرهای پلی استیرن بر لبه نانولایه ها پیوند خورده اند. رنگ نگاری گازی نشان داد، درصد تبدیل با افزایش مقدار گرافن اصلاح شده و نیز مقدار چگالی پیوند (CD) کاهش می یابد. متوسط عددی وزن مولکولی و شاخص پراکندگی با استفاده از روش رنگ نگاری ژل تراوایی بررسی شد. با افزایش مقدار گرافن اصلاح شده، وزن مولکولی زنجیرهای اتصال یافته کاهش و شاخص چندتوزیعی (PDI) آن ها افزایش یافت. با افزایش چگالی پیوند، وزن مولکولی کاهش یافته و PDI تغییر چندانی نمی کند. آزمون گرماوزن سنجی نشان داد، مقدار باقی مانده در دمای 600C برای LFG و HFG به ترتیب برابر با 45/1 و %46/8 بود. با افزایش چگالی پیوندی، مقدار تخریب مربوط به پلی استیرن افزایش و با افزایش مقدار گرافن کاهش یافت. نتایج پراش پرتو X برای بررسی فاصله بین صفحه های گرافن در اثر اصلاح به کار گرفته شد. تصاویر میکروسکوپی الکترونی پویشی و عبوری نشان داد، وضوح صفحه های گرافن با اکسایش و پوشش با زنجیر پلی استیرن از بین رفته است.کلید واژگان: پلی استیرن, نانولایه های گرافن, پیوندزنی از میان, پلیمرشدن انتقال زنجیر افزایشی, جدایشی بازگشت پذیر, چگالی پیوندEdge-functionalized graphene nanolayers with polystyrene chains were prepared by a grafting through reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization. For this purpose, double-bond containing modifier (MD) was prepared. After edge-functionalization of graphene oxide (GO) by two different amounts of MD and preparation of modified graphenes (LFG and HFG), RAFT polymerization of styrene was applied for preparation of functionalized GO with different densities of polystyrene chains. Fourier transform infrared spectroscopy showed that MD and polystyrene chains were grafted at the edge of GO. Gas chromatography showed that conversion decreased by the addition of modified GO content and also grafting density of MD. Number-average molecular weight and polydispersity index of polystyrene chains were derived from gel permeation chromatography. Increase of modified graphene content results in a decrease in molecular weight of attached polystyrene chains and also an increase in their PDI value. Increase of grafting density of MD results in decrease of molecular weight of polystyrene chains with no considerable variation in PDI value. Thermogravimetric analysis results showed that char residue is about 45.1 and 46.8% for LFG and HFG, respectively. The content of degradation ascribed to polystyrene increased with increase of grafting density of MD and decreased with increase of modified graphene content. X-ray diffraction results were used for evaluation of interlayer spacing of graphene layers after functionalization process and also study of nanocomposites structure. The results of scanning electron microscopy and transmission electron microscopy show that graphene layers with high clarity turned to opaque layers with lots of creases by oxidation and attachment of polystyrene chains.Keywords: polystyrene, graphene nanolayers, grafting through, reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT), grafting density
-
هدف اصلی این پژوهش، بررسی سازوکار اثر دما و نانوذرات بر ساختار اساسی اسفنج پلی استیرن برای دستیابی به کنترل دقیق تر ساختار آن است. بدین منظور، پس از مرور مطالعات پیشین، با ارائه و تبیین نظریه هسته گذاری کلاسیک، پیش زمینه نظری واکاوی شد. سپس، تولید اسفنج در زمینه پلی استیرن و نانوسیلیکای کروی و در مجاورت گاز کربن دی اکسید انجام شد. فرایند تولید اسفنج در دستگاهی با قابلیت کارایی در دما و فشار زیاد و کاهش آنی فشار و سرعت پایدارسازی زیاد انجام شد. دمای تولید اسفنج، اندازه و مقدار نانوذرات و نیز خواص سطحی آن از مهم ترین عوامل اثرگذار بر خواص اسفنج هستند که در این مقاله بررسی شدند. افزایش دمای اسفنج سازی بر تشکیل هسته های اولیه و رشد سلول ها اثرگذار است. برایند این دو اثر ساختار نهایی اسفنج را معین می کند. وقتی دما از90 به 180درجه تغییر کرد، با افزایش هزار برابری، چگالی سلول اسفنج پلی استیرن به 1012×20/2 افزایش یافت. نتایج این پژوهش نشان داد، وجود مقدار کمی نانوسیلیکا در افزایش چگالی سلول و کاهش اندازه سلول اثر بسزایی دارد. همچنین افزایش غلظت نانوذرات این اثر بخشی را افزایش داد. افزون بر این کیفیت و ساختار اسفنج نانوکامپوزیتی نسبت به اسفنج پلی استیرنی بهبود می یابد. با افزایش اندازه نانوسیلیکا از 12nm به 40nm مقدار چگالی سلول از109×3/3 به 109×78/1 کاهش یافت. همچنین اصلاح سطحی نانوسیلیکا با تری اتوکسی سیلان افزون بر بهبود پراکنش نانوذرات باعث افزایش چگالی سلول شد. بازده نانوسیلیکا در افزایش چگالی سلول پس از اصلاح سطحی حدود دوبرابر افزایش یافت.کلید واژگان: تولید اسفنج ناپیوسته, اصلاح سطحی, دمای تولید اسفنج, نانوسیلیکا و پلی استیرنThis study addresses the effect of temperature and nanoparticle on PS foam structure in order to control its structure more accurately. For this purpose, a theoretical hypothesis was proposed by explaining the classical nucleation theory. The PS in the presence of nanosilica and CO2 was foamed. Foaming process was carried out in a vessel suitable under high pressure and temperature conditions, and with instantaneous pressure release and high-speed stabilization capabilities. The most important factors affecting foam properties including foaming temperature, size, content and surface properties of nanosilica were investigated. Increasing of foaming temperature was effective on the initial nuclei formation and cell growth. These two effects determined the final foam structure. When the temperature was changed from 90 to 180°C, cell density of PS foam increased thousand fold to 2.2×1012 number of cells per unit volume of foam (cell/cm3). The results showed that a small amount of nanosilica had a substantial effect on decreasing the cell size and increasing the cell density. An increase in nanoparticle concentration also increased its effectiveness. Moreover, the quality and structure of foam were improved by adding the nanoparticle. As the size of nanosilica increased from 20 to 40 nm, its cell density decreased from 3.3×109 to 1.78×109 numbers of cells per unit volume of foam (cells/cm3). Surface treatment of the nanosilica using triethoxysilane, in addition to improving nanoparticle dispersion, increased its cell density. The efficiency of nanosilica in improving cell density after surface treatment increased by more than double.Keywords: batch foaming, surface treatment, foaming temperature, nanosilica, polystyrene
-
نانوکامپوزیت های پلی استیرن/MCM–41 به روش پلیمرشدن رادیکالی انتقال اتم (ATRP) در دمای 110 درجه سلسیوس سنتز شدند. روش های آغاز فعال کننده هایی که با انتقال الکترون تولید می شوند (AGET) و فعال کننده هایی که با انتقال الکترون بازتولید می شوند (ARGET) به عنوان دو روش نوین آغاز در ATRP به کار گرفته شدند. ساختار ویژه، مساحت سطح، اندازه ذرات و توزیع آنها و ساختار اسفنجی و حفره ای نانوذرات MCM–41 سنتز شده با آزمون های پراش پرتوX، جذب و واجذب هم دمای نیتروژن و تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی ارزیابی شدند. درجه تبدیل نهایی مونومر به روش رنگ نگاری گازی اندازه گیری شد. متوسط عددی (Mn) و متوسط وزنی (Mw) وزن مولکولی و شاخص چندتوزیعی (PDI) نیز به روش رنگ نگاری ژل تراوایی (GPC) ارزیابی شد. طبق نتایج، افزایش %3 وزنی نانوذرات MCM–41 به محیط پلیمرشدن باعث شد، در سامانه AGET ATRP مقدار تبدیل از %81 به %58 کاهش یابد. همچنین، Mn نیز از 17116 به 12798 کاهش یافت. اما، PDI از 1.24 به 1.58 افزایش یافت. نتایج مشابهی در سامانه ARGET ATRP شامل کاهش مقدار تبدیل از %69 به %43، کاهش در Mn نیز از 14892 به 9297 و افزایش PDI از 1.14 به 1.41 نیز به دست آمد. بهبود پایداری گرمایی نانوکامپوزیت ها با افزایش نانوذرات MCM-41 با نتایج آزمون گرماوزن سنجی تایید شد. همچنین، طبق نتایج حاصل از آزمون گرماسنجی پویشی تفاضلی کاهش در مقادیر دمای انتقال شیشه ای با افزایش %3 وزنی نانوذرات MCM-41 (از دمای 00.1 به 91.5 درجه سلسیوس در سامانه AGET ATRP و از دمای °100.3 به °85.8 سلسیوس در سامانه ARGET ATRP تایید شد.
کلید واژگان: پلی استیرن, نانوکامپوزیت, نانوذرات MCM- 41, AGET ATRP, ARGET ATRPPolystyrene/MCM–41 nanocomposites were synthesized by atom transfer radical polymerization (ATRP) at 110°C. Activators generated by electron transfer (AGET) and activators regenerated by electron transfer (ARGET)، as two novel initiation techniques، for ATRP were used. Specific structure، surface area، particles size and their distribution and spongy and porous structure of the synthesized MCM–41 nanoparticles were evaluated using X–ray diffraction، nitrogen adsorption/desorption isotherm analysis، scanning and transmission electron microscopy images، respectively. The final monomer conversion was determined using gas chromatography. Number and weight average molecular weights (Mn and Mw) and polydispersity index (PDI) were also evaluated by gel permeationchromatography. According to the results، addition of 3 wt% MCM–41 nanoparticles into the polymerization media resulted in lowering conversion from 81 to 58% in the AGET ATRP system. Moreover، a reduction in the molecular weight of the products from 17116 to 12798 g/mol was also occurred، although، the polydispersity index increased from 1. 24 to 1. 58. The similar results were also obtained by ARGET ATRP system; lowering conversion from 69 to 43% and molecular weight from 14892 to 9297 g/mol، and an increase of PDI from 1. 14 to 1. 41. The improvement in thermal stability of the nanocomposites، as a result of higher MCM–41 nanoparticles loading، was confirmed by thermogravimetric analysis. In addition، according to the analytical results of differential scanning calorimetry، a decrease in glass transition temperature، due to the addition of 3 wt% of MCM–41 nanoparticles (from 100. 1 to 91. 5°C in AGET ATRP system and from 100. 3 to 85. 8°C in ARGET ATRP)، was achieved.Keywords: polystyrene, nanocomposite, MCM–41 nanoparticles, AGET ATRP, ARGET ATRP -
Diffusion of small molecules through the polymers has significant importance in different scientific and engineering fields such as medicine، textile industry، membrane separations، packaging in food industry، extraction of solvents and of contaminants، and etc. This paper reports the use of Fourier transform infrared-attenuated total reflectance (FTIR-ATR) and partial least squares (PLS) analysis to study the compositional change of polymer solution exposed to the certain atmosphere. Diffusion coefficient of tetrahydrofuran (THF) in solution of polystyrene was obtained by means of analyzing the spectral data collected by FTIR-ATR instrument. Desorption by which the solvent evaporates from boundary of polymer solution، with respect to the time، showed that three regions of compositional change appeared: plateau، steep slope، and gentle slope regions. Providing the desorption data from the second region which is the essential part of mass transfer، the value of diffusion coefficient of THF was obtained 5. 8 ×10-6 cm2/sec. Finally، affecting factors and limitations of FTIR-ATR technique on reliability of spectral data are discussed.Keywords: Diffusion, polymer solution, FTIR, ATR, polystyrene, Tetrahydrofuran
-
این مطالعه تلاشی برای کنترل ساختار اسفنج پلیمری با استفاده از کنترل سرعت برش در حدیده مسطح مستطیلی و نانوسیلیکا در یک فرایند اکستروژنی است. در این پژوهش، از پلی استیرن با مصرف معمولی به عنوان زمینه پلیمری، نانوذرات سیلیکا به عنوان عامل هسته زا، گاز نیتروژن به عنوان عامل دمش و تولوئن نیز استفاده شده است. برای پراکنش بهتر نانوذرات در سطح زمینه ترکیبی از روش های محلولی و مذاب و برای تولید اسفنج از اکسترودر دوپیچی همسانگرد استفاده شد. اثر سرعت برش در حدیده مسطح مستطیلی، اندازه نانوسیلیکا و درصد وزنی نانوسیلیکا بر چگالی اسفنج، چگالی سلول و متوسط اندازه سلول مطالعه شد. برای شناسایی پارامترهای اساسی اسفنج (چگالی سلول و اندازه سلول) میکروسکوپ الکترون پویشی استفاده شد. نتایج نشان داد، افزایش سرعت برش حدیده از min-1 8 به min-1 12 با شکستن سلول های بزرگ به چند سلول کوچک تر، باعث افزایش %61 چگالی سلول و کاهش %18 درصد اندازه متوسط سلول ها شده است. با کوچک ترشدن اندازه نانوسیلیکا از nm40 بهnm 12، چگالی سلول ازcell/cm3 108×24/1 بهcell/cm3 108×73/1 افزایش و متوسط اندازه سلول از mm 5/11 به mm 9 کاهش یافته است. همچنین، در بین مقادیر مختلف نانوسیلکا (0/1، 2 و %4 وزنی) اسفنج حاوی %2 وزنی از نانوسیلکا دارای بیشترین چگالی سلول شده است. دلیل این موضوع نیز وجود نانوذرات سیلیکا به عنوان مراکز هسته گذاری و تسهیل در ایجاد هسته بوده است. در کل نانوکامپوزیت حاصل از %2 وزنی نانوسیلیکا 12 نانومتری در سرعت برش min-1 12 بیشترین چگالی سلول و کوچک ترین اندازه سلول را نشان داده است.
کلید واژگان: تولید اکستروژنی اسفنج, نانوکامپوزیت, سرعت برش, نانوسیلیکا, پلی استیرنThis study was an effort to control foam structure with controlled shear rate in a slit die with addition of nanosilica in the extrusion process. We used general purpose polystyrene as the matrix، nanosilica as a nucleating agent and nitrogen gas as the blowing agent. For better dispersion of nanoparticles in the matrix، a combination of solution and melt methods were employed. The foams were produced in a twin screw extruder by studying the effects of shear rate on the slit die، size and weight percentage of nanosilica on foam density، cell density and average cell size. Scanning electron microscopicy (SEM) pictures were used to obtain the main characterizing parameters of the foams i. e.، cell density and cell size. The results showed that when the shear rate of 8 min-1 on the slit die was increased to 12 min-1، due to the breakage of the large cells into several smaller cells، there were observed 61% enhancement in cell density and 18% reduction in average cell size. When the size of nanosilica was decreased from 40 to 12 nm، the cell density was increased from 1. 24×108 to 1. 73×108 cells/cm3 and average cell size was decreased from 11. 5 to 9 micrometer. By changing the nanosilica content from 0. 1 to 4% (by weight)، it was observed that at 2% (by weight) of nanosilica، the maximum cell density was obtained. In conclusion it was observed that the nanocomposite was produced by 2% (by weight) of 12 nm silica nanoparticles at 12 min-1 shear rate shows the maximum cell density and minimum cell size.Keywords: extrusion foaming, nanocomposite, shear rate, nanosilica, polystyrene -
لاتکسهای پلیاستایرن با پراکنش نانو صفحات خاک رس به وسیله پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم معکوس درجا در سیستم مینیامولسیون و در دمای C° 90 سنتز شدند. درجه تبدیل نهایی مونومر با استفاده از روش وزنسنجی اندازهگیری شد. توزیع اندازه قطرات و ذرات نیز با استفاده از روش تفرق نور (DLS) به دست آمد. همچنین متوسط عددی و وزنی وزن مولکولی و شاخص پراکندگی با استفاده از روش کروماتوگرافی ژل تراوایی (GPC) مورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار شاخص پراکندگی پلیاستایرن خالص در مقایسه با مقادیر به دست آمده از نمونه های نانوکامپوزیتی پایینتر بود که با افزایش میزان نانوذره، افزایش یافت. نتایج تفرق اشعه ایکس (XRD) نشان میدهد که صفحات خاک رس در ماتریس پلیمری پراکنده شده و نانوکامپوزیتهایی با ساختار پراکنشی حاصل گردیده است. تشکیل موفقیتآمیز زنجیره های پلیاستایرن و ماهیت زنده این زنجیره ها توسط نتایج FTIR به اثبات رسید. نتایج حاصل از HNMR نیز حاکی از ماهیت زنده فرآیند پلیمریزاسیون است. تصویر SEM نیز توزیع یکنواخت ذرات کروی نانوکامپوریت پلیاستایرن با اندازه ذرات حدود nm 200 را در نمونه نانوکامپوزیتی محتوی 1% خاک رس نشان میدهدکلید واژگان: پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم معکوس, پلی استایرن, نانوکامپوزیت, مینی امولسیونPolystyrene latexes with dispersion of nanoclay layers were synthesized by using in situ miniemulsion reverse atom transfer radical polymerization at 90 °C. Final monomer conversion was determined by employing gravimetric method and droplet and particle size distributions were obtained by using dynamic light scattering (DLS) analysis. Also, the number- and weight- average molecular weight and polydispersity index of the nanocomposites were evaluated by using GPC. It was found out that the PDI value of the neat polystyrene is lower than that of the polystyrene chains extracted from the nanocomposites; PDI rose by increasing nanoclay content in the polymer matrix. The XRD results indicated that clay layers were dispersed in the polystyrene matrix and therefore exfoliated nanocomposites were formed. The successful formation of polystyrene chains and their living nature were demonstrated by FTIR spectra. The living nature of the polymerization was also confirmed by the HNMR results. The SEM micrograph presents the monodisperse distribution of spherical particles with sizes in the range of around 200 nm in the nanocomposite containing 1 wt% of nanoclay.Keywords: RATRP, Polystyrene, Nanocomposite, Miniemulsion
-
در این پژوهش، نخست پیش فرض نظری سازوکار اثر اندازه نانو ذرات بر هسته گذاری سلول در زمینه پلی استیرنی نسبت به حالت اسفنج پل یاستیرنی خالص با انداز هگیری ضریب ناهمگنی در محدوده کامل از زاویه ترشوندگی 0 تا °180 بررسی شد. با ترکیب روش در محلول و مذاب نانوکامپوزیت پلی استیرن نانوسیلیکا با اندازه و غلظت های متفاوت از نانوسیلیکا تهیه شد. از دستگاهی با قابلیت کارایی در دما و فشار زیاد، کاهش آنی فشار و سرعت تثبیت زیاد در تهیه اسفنج پلی استیرن نانوسیلیکا در حالت مذاب استفاده شد. برای ایجاد شرایط تولید اسفنج، مخزن با یخ خشک در دمای مشخص به فشار رسانده شد. پس از ایجاد شرایط فرایندی، نمونه ها به مدت 8 h با کربن دی اکسید ابربحرانی سیرشده و سپس فشار، به طور ناگهانی به کمک شیرهای قطع و وصل آزاد شد. برای بررسی اثر نانوسیلیکا بر پارامترهای اساسی ساختاراسفنج)چگالی سلول و اندازه سلول(میکروسکوپ الکترونی پویشی به کار گرفته شد. نتایج نشان داد، وجود مقدار کمی نانوسیلیکا در افزایش چگالی سلول و کاهش اندازه سلول اثر بسزایی دارد. همچنین، افزایش غلظت نانوذرات این اثربخشی را افزایش می دهد. علاوه بر این، کیفیت و ساختار اسفنج نانو کامپوزیتی نسبت به اسفنج پل یاستیرنی بهبود می
کلید واژگان: هسته گذاری ناهمگن, اسفنجی شدن ناپیوسته, چگالی سلول, نانو سیلیکا, پل یاستیرنAtheoretical hypothesis was put forward on the effect of nanoparticle size on cell nucleation in polystyrene (PS) matrix foam. At first the heterogeneous factor was calculated in different wetting angles from zero to 180º. Then، to verify this hypothesis a combination of the solution and melting methods was used to prepare PS-nanosilica nanocomposites at different concentrations and different sizes of nanosilica. In this regard a novel apparatus، including a high-pressure/ high-temperature vessel capable of instantaneous pressure release and stabilization control، was used to prepare a polystyrene-nanosilica nanocomposite foam in its melt state. To reach the foaming conditions، the vessel was pressurized with dry ice at the specified temperature. After reaching the foaming conditions، the sample was saturated with supercritical carbon dioxide (CO2) for 8 more hours. Then، the pressure was released with an on/off valve and the temperature was instantaneously dropped to below glass transition temperature. The scanning electron microscopy pictures were used to calculate the effect of nanosilica on the main foaming parameters including cell density and cell size. The results showed that a small amount of nanosilica has substantial effect on decreasing cell size and increasing the cell density. Moreover، the foam quality and structure was improved by addition of the nanoparticle.
Keywords: heterogeneous nucleation, batch foaming, cell density, nanosilica, polystyrene
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.