فهرست مطالب

بسپارش - سال دهم شماره 3 (پیاپی 36، پاییز 1399)

فصلنامه بسپارش
سال دهم شماره 3 (پیاپی 36، پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/10/07
  • تعداد عناوین: 7
|
  • فضه آریانسب* صفحات 3-15
    امروزه به دلیل اتمام سریع سوخت های فسیلی، تقاضای فزاینده ای برای تولید مواد مبتنی بر منابع تجدیدپذیر وجود دارد. تولید اجزای سازنده کربنی جدید و متنوع از منابع زیست توده ای، امیدوارکننده ترین راه حل برای کاهش و در نهایت جایگزینی مواد شیمیایی مشتق شده از نفت است. وجود گروه های عاملی متعدد در مواد شیمیایی مشتق شده از زیست توده اغلب به تشکیل محصولات جانبی متنوع منجر می شود. کربوهیدرات ها فراوان ترین منبع کربن زیست پایه بوده و بنابراین گزینه مناسبی برای توسعه مواد اولیه از زیست توده هستند. در حین فرایند آب گیری کاتالیزشده با اسید کربوهیدرات ها، ترکیبات شیمیایی تجدیدپذیر باارزشی مانند فورفورال، هیدروکسی متیل فورفورال (HMF) و لوولینیک اسید (LA) تشکیل می شوند که از این ترکیبات به عنوان ماده اولیه برای سنتز سایر ترکیبات شیمیایی مهم استفاده می شود. طی این فرایند، مقادیر زیادی از محصولات جانبی کربنی و نامحلول تشکیل می شوند که معمولا با واکنش های پلیمرشدن عرضی HMF و چند حد واسط ناشی از آب گیری قندها، تشکیل می شوند. تشکیل این مواد که هیومین نامیده می شوند، موجب کاهش بازده زیادی در فرایندهای زیست پالایش می شود. ساختار شیمیایی هیومین دارای گروه های عاملی متنوعی است که می تواند برای توسعه گروه جدیدی از مواد گرماسخت و کامپوزیت ها به کار رود و فرصت عالی برای افزایش مقدار کربن تجدیدپذیر محصولات نهایی و بهبود خواص آن ها ارایه دهد. در این مقاله، کاربردهای مختلف هیومین برای تهیه رزین ها، کامپوزیت ها و کوپلیمرهای با مقدار کربن زیست پایه زیاد ارایه شده است.
    کلیدواژگان: محصولات جانبی زیست پالایش، هیومین، زیست رزین، زیست کامپوزیت، زیست کوپلیمر
  • مهدی انتظام*، رضا عسگری خشوئی صفحات 16-28

    پلی اولفین ها از پرکاربرد ترین دسته مواد پلیمری با مقاومت اشتعال پذیری کم هستند. امروزه، به کار گیری افزودنی های بی هالوژن برای ایجاد خواص بازدارندگی شعله در پلی اولفین ها، به دلیل مشکلات زیست محیطی افزودنی های هالوژن دار، حایز اهمیت است. بازدارنده های شعله بی هالوژن به چند دسته تقسیم می شوند که مهم ترین آن ها انواع برپایه فسفر، مواد معدنی، نیتروژن، سیلیسیم، بور و سامانه های گرماتورمی هستند. در این مقاله، سازوکار عملکرد و کارایی هر یک از این عوامل بازدارنده شعله برای سامانه های پلیمری برپایه پلی اولفین ها بررسی شده اند. نتایج مطالعات نشان می دهند، برای دست یابی به خواص مقاومت در برابر اشتعال مطلوب برای پلی اولفین ها، به علت بازده نسبتا کم اکثر ترکیبات ض دشعله بی هالوژن، استفاده از مقدار زیاد آن ها در فرمول بندی محصول تولیدی لازم است که به افت قابل توجه خواص مکانیکی آن منجر می شود. به منظور غلبه بر این مشکل، ترکیب افزودنی های بی هالوژن برای دست یابی به اثر هم افزایی، با هم استفاده می شوند. براساس نتایج حاصل از مطالعات مشخص شده است، مناسب ترین سامانه مکمل در کنار اکثر افزودنی های بی هالوژن برای رسیدن به اثر هم افزایی در ایجاد مقاومت اشتعال پذیری برای پلی اولفین ها، سامانه های گرماتورمی هستند. این اثر هم افزایی با سازوکار فاز جامد و تقویت پوشش محافظ در این فاز ناشی از وجود سامانه گرماتورمی ایجاد می شود.

    کلیدواژگان: بازدارندگی شعله، بی هالوژن، پلی اولفین، پلی اتیلن، پلی پروپیلن
  • اسماعیل قاسمی*، ستار حسن پور، محسن نظریان، کیهان برخه، علی طالبی صفحات 29-39
    در این مقاله، به تعریف های بنیادی رفتار خستگی مواد پلیمری و افزون بر این در باره خستگی گرمایی پلیمرها پرداخته شده که ناشی از خاصیت گرانروکشسانی آن هاست. همچنین، خستگی مکانیکی پلیمرها از جنبه های مختلف و سازوکار سه مرحله ای شروع، انتشار و وادادگی آن بحث و بررسی شده است. منحنی های دامنه تنش بر حسب تعداد چرخه ها تا وادادگی خستگی، که از راه های پیش بینی رفتار خستگی پلیمرها بوده ارایه شده است. براساس این منحنی ها، طول عمر و مقاومت خستگی اندازه گیری می شوند. آزمون هایی که برای پیش بینی رفتار خستگی پلیمرها انجام می شوند، بر مبنای روابط نظری هستند. براساس قانون پاریس نمودار نرخ رشد ترک خستگی بر حسب ضریب شدت تنش رسم می شود که در پیش بینی رفتار خستگی مواد نقش بسیار موثری دارد. عوامل زیادی بر رفتار خستگی پلیمرها می توانند اثرگذار باشند که شامل متغیرهای مختلف تجربی و ساختاری مانند دما، هندسه، جهت گیری، وزن مولکولی، شبکه ای شدن، وجود تقویت کننده و عوامل محیطی مانند حلال و رطوبت است. با توجه به کاربردهای حساس پلیمرهای مهندسی مانند پلی کربنات (PC)، پلی اکسی متیلن (POM)، پلی متیل متاکریلات (PMMA)، پلی آمید (PA)، پلی فنیلن اکسید (PPO) و پلی تترافلویورواتیلن (PTFE)، رفتار خستگی از اهمیت زیادی برخوردار است.
    کلیدواژگان: رفتار خستگی، پلیمرهای مهندسی، مقاومت خستگی، طول عمر، سازوکار وادادگی
  • مهرشاد نظرپور، علی اصغر تاتاری، احمد تقی زاده علی سرایی* صفحات 40-51

    پلیمرهای طبیعی مواد لیگنوسلولوزی (سلولوز، همی سلولوزها و لیگنین) از جمله مهم ترین مواد اولیه تجدیدپذیر در اقتصاد کربن و انرژی های تجدیدپذیر در آینده به شمار می روند. بیشتر مواد شیمیایی تولیدشده از نفت یا گاز طبیعی می توانند از زیست توده لیگنوسلولوزی به دست آیند. سوخت دیزل و بنزین حاصل از نفت خام به طور گسترده در صنایع حمل و نقل مدرن استفاده می شود. زیست توده می تواند به جایگزینی این سوخت های مشتق شده از نفت کمک کند. گازشدن یک فرایند شیمیایی است که زیست توده لیگنوسلولوزی را به سوخت های گازی مناسب یا مواد شیمیایی تبدیل می کند. تفکافت، اکسایش جزیی و هیدروژن دارکردن، فرایندهای مرتبط هستند. همچنین فرایند احتراق، زیست توده لیگنوسلولوزی را به فراورده های گازی تبدیل می کند، اما تفاوت های مهمی بین این فرایندها وجود دارد. فناوری های مبتنی بر تفکافت، مانند تفکافت سریع و گازشدن، روش های امیدوار کننده ای برای تبدیل پلیمرهای طبیعی مواد لیگنوسلولوزی به مواد با ارزش افزوده زیاد مانند زیست مواد شیمیایی، زیست مواد و زیست سوخت ها هستند. درک بهتر متغیرهای موثر بر تفکافت-گازشدن پلیمرهای طبیعی ساختار لیگنوسلولوزی، موجب توسعه سامانه های کنترل کننده گازشدن، غلبه بر مسایل و مشکلات زیست محیطی و مهار معایب ساختاری این دو روش می شود. در این مقاله، خلاصه ای از پژوهش های انجام شده در زمینه اثر متغیرهای عملیاتی موثر بر تفکافت و گازشدن پلیمرهای طبیعی ساختار لیگنوسلولوزی و همچنین محصولات قابل تولید از آن ها مرور می شود.

    کلیدواژگان: تفکافت، زیست مواد شیمیایی، سوخت، گازشدن، مواد لیگنوسلولوزی
  • ابراهیم بهتویی، مژگان زندی، فهیمه عسکری*، محمد پزشکی مدرس، محمدجواد فاطمی صفحات 52-64

    امروزه یکی از بیشترین مراجعه های بیمارستانی و بالینی مشکلات دستگاه عصبی،مربوط به آسیب های واردشده پس از حوادث است که زندگی آسیب دیدگان را دچار اختلال می کند. طبق آمار ارایه شده، در آمریکا سالانه نیم میلیون جراحی به دلیل آسیب دیدن بافت عصب محیطی ثبت شده که هزینه آن ها حدود 5/1 میلیارد دلار برآوردشده است. همچنین، در اروپا بیش از300 هزار مورد و در سراسر جهان به طور تخمینی بیش از 5 میلیون مورد آسیب واردشده به عصب محیطی سالانه گزارش شده است. تروما شایع ترین علت آسیب دیدگی اعصاب محیطی است و آسیب های عصبی به طور مکرر باعث تحلیل عضله با کاهش سینگال های عصبی می شود. آسیب های متنوع عصبی می توانند ناشی ازصدمه های فشاری،کششی و مکانیکی وشکستگی ها باشند. در این مقاله، روش های نوین و زیست پلیمرهای به کاررفته در درمان آسیب بافت عصب محیطی بررسی می شوند. به طور کلی، روش های درمان بافت عصبی به دو دسته متداول پیوند ی (خودپیوند، دگرپیوند و غیرخودی) و نوین مهندسی بافت با استفاده از لوله های عصبی (لوله های عصبی زیستی یاخته زدایی شده و لوله های عصبی سنتزی یا مصنوعی) تقسیم بندی می شوند. لوله های عصبی نیز به سه دسته کلی لوله های زیستی (پروتئین ها و پلی ساکارید ها)،لوله های عصبی سنتزی (پلی استر ها، پلی یورتان ها و پلی ال ها)، لوله های عصبی ترکیبی و عصبی رسانا تقسیم بندی می شوند که هر یک از این روش ها به طور مفصل مرور می شوند.

    کلیدواژگان: عصب محیطی، پیوند، پلیمر طبیعی، پلیمر سنتزی، لوله های عصبی
  • آمنه رهبر صفحات 65-75

    در این پژوهش، ماده پایه روغنی پلی آلفااولفینی (PAO) یک جزیی از تترامر آلفااولفینی از راه اولیگومرشدن دو مرحله ای با استفاده از کاتالیزگرهای به ترتیب متالوسن و زیگلر-ناتا سنتز شده است. ساختار محصول شناسایی و کارایی آن و اثر ساختار مولکولی و ترکیب بر کارایی محصول بررسی شده است. ابتدا آلفااولفین ها با کاتالیزگرهای متالوسنی مختلف دیمر شدند و اثرهای شرایط اولیگومرشدن از قبیل مقدار کاتالیزگر، دما و نسبت Al/Zr بر توزیع وزن مولکولی پلیمرهای حاصل، بررسی شد. گزینش پذیری دیمرشدن به % 1/83 رسید و مقدار آلفااولفین شاخه دار % 7/91 به دست آمد. در مرحله دوم، دیمر حاصل با کاتالیزگر زیگلر-ناتا پلیمر شد و واکنش دیمرشدن غالب بود. پلی آلفااولفینی با % 6/89  به دست آمد و در °C 100 گرانروی سینماتیک cSt 4/6 و شاخص گرانروی 148 بود. سایر نتایج نشان می دهند، هر دو پارامتر ساختار مولکولی یعنی طول زنجیر اصلی و طول شاخه ها، هنگامی که تعداد و موقعیت شاخه ها روی پیکره مولکولی یکسان است، بر خواص PAO اثرگذارند. همچنین مشخص شد، با افزایش طول زنجیر اصلی و طول شاخه ها، گرانروی سینماتیک و شاخص گرانروی نیز افزایش می یابد، درحالی که نقطه ریزش  کاهش می یابد. با وجود این، زمانی که طول زنجیر اصلی، تعداد شاخه ها و طول آن ها یکسان باشد، وجود کربن های نوع چهارم در زنجیر اصلی، شاخص گرانروی را کاهش و نقطه ریزش را افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: یک جزئی، تترامر آلفااولفینی، پلی آلفااولفین، ساختار و خواص
  • صفحات 76-83
|
  • Fezzeh Aryanasab * Pages 3-15
    T oday, due to the rapid exhaustion of fossil fuels, there is a growing demand for theproduction of materials based on renewable sources. The production of new anddiverse carbon components from biomass sources is the most promising solution to thereduction and eventual replacement of petroleum-derived chemicals. The presence ofmany functional groups in biomass-derived chemicals often leads to the formation of avarious by-products. Carbohydrates are the most abundant source of bio-based carbonand are therefore a viable option for the development of raw materials from biomass.During the acid-catalyzed dehydration of carbohydrates, valuable renewable chemicalcompounds such as furfural, hydroxymethyl furfural (HMF) and levolinic acid (LA) areformed, which are used as raw materials for the synthesis of other important chemicalcompounds. During this process, large amounts of carbon and insoluble by-products areformed, which are usually formed by cross-polymerization reactions of HMF and severalintermediates resulting from the dehydration of sugars. The formation of these substances,called humines, greatly reduces the efficiency of biorefining processes. The chemicalstructure of humine has a variety of functional groups that can be used to develop a new setof thermosets and composites, providing an excellent opportunity to increase the amount ofrenewable carbon in the final products and improve their properties. In this paper, variousapplications of humins for the preparation of resins, composites and copolymers with highlevel of bio-based carbon are presented.
    Keywords: Biorefinery by-products, humin, bioresin, biocomposite, biocopolymer
  • Mehdi Entezam *, Reza Asgari Khoshouei Pages 16-28

    P olyolefins (POs) are one of the most widely used classes of polymeric materials withlow flammability. Today, the use of halogen-free retardants (HFFRs) for polyolefinsis important due to the environmental problems of halogen additives. Halogen-free flameretardants are divided into several categories, which the most important include phosphorusbasedtypes, minerals, nitrogen, silicon, boron, and intumescent systems. In this article,the operation mechanism and performance of these additives as the flame retardants forPOs-based systems are reviewed. The results show that in order to achieve the desiredflame resistance properties for polyolefins, due to the relatively low efficiency of mosthalogen-free flame retardant compounds, large amounts are used in the formulation,resulting in a significant decrease of thier mechanical properties. To overcome this problem,combinations of halogen-free flame retardants with synergistic effect should be used forPOs. Based on the studies, it has been found that intumescent systems are the most effectiveadditives, along with most of the halogen-free additives to achieve the synergistic effectin creating flame resistance for polyolefins. This synergistic effect is created by the solidphase mechanism and the strengthening of the protective coating in this phase due to thepresence of a intumescent systems.

    Keywords: flame retardant, halogen-free, Polyolefine, polyethylene, Polypropylene
  • Ismaeil Ghasemi *, Sattar Hasanpour, Mohsen Nazarian, Keyhan Barkheh, Ali Talebi Pages 29-39
    In this paper, the basic definitions of the fatigue behavior of polymeric materials andthe thermal fatigue of polymers, which is due to their viscoelastic properties, arediscussed. Also, the mechanical fatigue of polymers from different aspects and the threestages mechanism include initiation, propagation and fracture have been discussed. Stressamplitude against number of cycles to fatigue failure curves are presented, which is oneof the ways to predict the fatigue behavior of polymers. Based on these curves, lifetimeand fatigue resistance are measured. The tests performed to predict the fatigue behavior ofpolymers are based on theoretical relationships. According to Paris law, the growth rate offatigue cracks is plotted in terms of stress intensity factor, which has a very effective rolein predicting the fatigue behavior of materials. Many factors can affect the fatigue behaviorof polymers, including various experimental and structural variables such as temperature,geometry, orientation, molecular weight, crosslinking, the presence of reinforcements,and environmental factors such as solvent and moisture. Due to the sensitive applicationsof engineering polymers such as polycarbonate (PC), polyoxymethylene (POM),polymethyl methacrylate (PMMA), polyamide (PA), polyphenylene oxide (PPO), andpolytetrafluoroethylene (PTFE), fatigue behavior is very important.
    Keywords: fatigue behavior, Engineering polymers, fatigue resistance, lifetime, failure mechanism
  • Mehrshad Nazarpour, Aliasghar Tatari, Ahmad Taghizadeh Alisaraei * Pages 40-51

    Natural polymers of lignocellulosic materials (cellulose, hemicelluloses and lignin) are among the most important renewable raw materials in the carbon economy and renewable energy in the future. Most chemicals produced from petroleum or natural gas can be obtained from lignocellulosic biomass. Diesel and gasoline fuels from crude oil are widely used in modern transportation industries. Biomass can help substitution of these petroleum-derived fuels. Gasification is a chemical process that converts lignocellulose biomass into suitable gaseous fuels or chemicals feedstock. Pyrolysis, partial oxidation and hydrogenation are related processes. Combustion process also converts lignocellulose biomass into gaseous products, but there are some important differences. Pyrolysis-based technologies, such as fast pyrolysis and gasification, are promising methods for converting natural polymers of lignocellulose material into high value-added materials such as biochemicals, biomaterials and biofuels. Better understanding the variables affecting the pyrolysis/gasification of lignocellulose natural polymers develops gasification control systems, overcomes environmental issues and problems and mitigates the structural disadvantages of these two methods. In this paper, a summary of the researches done on the effect of operational variables affecting the pyrolysis and gasification of natural polymers of lignocellulose structures as well as their products is reviewed.

    Keywords: pyrolysis, bio-chemicals, fuel, gasification, lignocellulose materials
  • Ebrahim Behtouei, Mojgan Zandi, Fahimeh Askari *, Mohammad Pezeshki Modaress, MohammadJavad Fatemi Pages 52-64

    Today, one of the most common hospital and clinical visits of nervous system problems is related to the injuries after accidents that disrupt the lives of injured.According to statistics, half a million surgeries are registered annually in the United States due to the peripheral nerve tissue damage, and the cost of these surgeries is estimated at about 1.5 billiondollars.Also,more than300,000 peripheral nerve injuriesare reported annuallyin Europe and over 5 million worldwide.Trauma is the most common cause of peripheral nervous damage, and neurological injuries often cause muscle-traumatic neuronal damage.In this article, new methods of treatment of peripheral nerve tissue are reviewed.In this paper, new methods and biopolymers used in the treatment of peripheral nerve tissue injuries are reviewed.Generally,peripheral nerve tissue treatment classified into grafts (autograft, allograft, and xenograft) and nerve conduits (decellularized nerve conduits and manufactured nerve conduits). Synthetic neurotransmitters are also divided into three general categories of biodegradation (polyesters, proteins and polysaccharides), synthetic (polyesters, polyurethanes and polyols) and hybrid neurotransmitters, whicheach of these methods is discussed in detail.

    Keywords: peripheral nerve, graft, natural polymer, synthetic polymer, nerve conduits
  • Amene Rahbar Pages 65-75
  • Pages 76-83