مجله پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران
سال هفتم شماره 3 (پیاپی 27، پاییز 1401)

با توجه به گستردگی جغرافیایی و آبوهوای گرموخشک جنوب ایران که بخش اعظم تاسیسات نفت و گاز کشور در آن قرار دارد، مسیله خوردگی خطوط لوله مدفون انتقال نفت و گاز در صنعت نفت ایران از اهمیت خاصی برخوردار است. درحال حاضر استفاده از پوششهای آلی ضدخوردگی در کنار حفاظت کاتدی، موثرترین راه پیشگیری از خوردگی لوله های مدفون شناخته میشود. به این منظور، در این پژوهش ویژگی ها، قابلیت ها و عملکرد پوشش های اپوکسی، پلی ا ظلفینی، پلی یورتان و پلی اوره بررسی و مقایسه شده است. همچنین با توجه به نقش مهم تولید داخلی در صنعت نفت و گاز ایران، پوششهای شناخته شده و تجاری موجود داخلی معرفی گشته و بر لزوم توجه مضاعف به این عرصه و رسیدن به فناوریهای روز جهان تاکید گشته است. با توجه به اهمیت صنعت نفت وگاز در ایران، پیشرفتهای قابل توجهی در زمینه تولید داخلی پوشش‌های اپوکسی، پلیالفینی چندلایه و پلی یورتان صورت گرفته است. پوشش‌های پلیاوره، به نوعی نسل جدید پوشش‌های پلی یورتان هستند که مزایای رقابتی منحصربه فردی را ارایه داده که لزوم توجه ویژه به تولید داخلی آن را موکد می‌سازد.

امروزه به لطف توسعه زیست فناوری های دارویی، پروتیین ها و پپتید ها به موادی قوی و خاص تبدیل شده اند که به عنوان عوامل جایگزین، مهار کننده و یا تنظیم کننده سامانه ایمنی برای معالجه بیماری های مختلف به کار می روند. با این حال، پروتیین ها دارای محدودیت های ذاتی مانند ایمنی زایی، پایداری کم در بدن و نیمه عمر کوتاه در کاربرد های درمانی هستند. در این بین، تهیه ترکیبات جفت شده پلیمر-پروتیین، رویکردی شناخته شده برای بهبود خواص درمانی پروتیین ‌ها، پپتید ها یا کوچک مولکول ها است که به طور گسترده ‌ای استفاده می‌ شود. در ترکیبات جفت شده پلیمر-پروتیین (Polymer-Protein Conjugations)، پلیمر ها با پروتیین ها یا دارو ها، برای دستیابی به سامانه های زیست تخریب پذیر و حساس به محرک ها، جفت شده و باعث افزایش زمان گردش خون و غلظت دارو در محل مورد نظر می شوند. با توجه روز افزون به معالج های پروتیینی، ترکیبات جفت شده پلیمر-پروتیین نقش مهمی را در غلبه بر نقاط ضعف این معالج ها (بی ثباتی و پاک سازی سریع در داخل بدن) و بهبود عملکرد آن ها ایفا می کنند. در این مقاله، مروری بر انتخاب پروتیین، انتخاب پلیمر، روش مزدوجسازی پلیمر-پروتیین و همچنین ارزیابی مزدوج حاصل شده، صورت می گیرد.

ترکیبات متخلخل دارای انواع متفاوتی از حفره ها در محدوده ی میکرو، مزو یا ماکرو هستند که هر یک از این حفرات نقش ویژه ای را ایفا می کنند. در میان این ترکیبات، ترکیبات متخلخل کربنی به‌عنوان پلیمرهای مشبک بر پایه ی کربن، به دلیل ویژگی های منحصربه‌فرد شان از جمله: پایداری مکانیکی، شیمیایی و گرمایی و قیمت مناسبی که دارند، سهم ویژه ای را به خود اختصاص داده اند. دو روش اصلی برای تهیه ی ترکیبات متخلخل کربن وجود دارند: 1) روش قالب (Tem plate Meth od) 2) روش گرماکافت/فعال‌سازی (Pyrolysis/Activation Method). روش قالب به دلیل استفاده از قالب و حذف آن، وقت گیر و پرهزینه است و روش گرماکافت/فعال‌سازی به طور گسترده برای تهیه ی ترکیبات متخلخل کربنی از انوع پلیمرها، ضایعات و زیست‌ توده ها در حضور فعال‌ کننده های فیزیکی و شیمیایی استفاده می‌شود. جایگزینی هترواتم ها از جمله: N ، O ، B ، S و P در ترکیبات کربن منجر به افزایش کارایی و توسعه ی کاربردهای آن ها می شود؛ به طور مثال استفاده از ترکیبات متخلخل کربن دوپه شده با نیتروژن به‌عنوان الکترود در سل های ابررسانا، کارایی ذخیره انرژی و در جاذب ها کارایی جذب CO2 را افزایش می دهد. ترکیبات کربن متخلخل به‌علت ویژگی های بی همتایشان به ویژه مساحت سطح زیاد، وزن کم و ظرفیت جذب بالا در ذخیره هیدروژن، حذف آلودگی‌ها، الکترودها و بستر کاتالیزور ها استفاده می شوند.

پلیمرهای خودترمیم شونده به‌عنوان دسته‌ای از پلیمرهای هوشمند طبقه‌بندی می‌شوند که قابلیت محافظت و جلوگیری از ایجاد نقص ساختاری در سطوح مختلف را دارند. پلی‌اورتان و پلی‌اوره از جمله پوشش‌هایی هستند که امروزه در کاربردهای صنعتی گوناگون مورد توجه قرار گرفته‌اند. پوشش‌های پلی‌اوره در مقایسه با پوشش‌های پلی‌اورتان باوجود فرایند شکل‌گیری مشابه دارای خواص متفاوتی هستند که از جمله آن می‌توان به مقاومت کششی بالاتر و زمان پخت کوتاه‌تر پلی‌اوره اشاره کرد. اساس عملکرد سازوکار خودترمیمی در پلی‌اوره شامل موارد گوناگونی است که ناشی از معرفی روزافزون اجزایی با قابلیت پلیمری شدن و در نهایت ترمیم آسیب‌های به‌وجود آمده در مواد هستند. راه‌حل کاربردی دیگر، استفاده از واکنش‌های شیمیایی پیوسته است که باعث شکل‌گیری پیوندهای شیمیایی و جبران آسیب‌های به‌وجودآمده بر روی مواد مختلف می‌شود. در این گزارش به‌منظور یافتن فرایندهای موثر خودترمیمی به بررسی سازوکارهای ذاتی و غیرذاتی مرتبط با پوشش‌های پلی‌اوره پرداخته شده است. همچنین، بهینه‌سازی و اصلاح فرمول‌بندی در جهت دست‌یابی به پوشش‌های خودترمیمی با خواص مکانیکی بالا در کوتاه‌ترین زمان ممکن مورد بحث قرار خواهد گرفت. انتخاب نوع و نسبت دی‌ایزوسیانات‌ها، همچنین گسترش‌دهنده زنجیر می‌تواند تاثیر قابل‌توجهی در تسریع فرایند خودترمیمی و بهبود کارایی این نوع پوشش‌ها در طی فرایند آماده‌سازی پوشش‌های پلی‌اوره داشته باشد.

رویکرد مدل WLF به‌منظور پیش‌بینی طول‌عمر کارایی بسپار، زمانی که بسپار تحت پدیده پیرش (Ageing) فیزیکی-مکانیکی است یا به عبارتی تحلیل فرسایش فیزیکی به علت رخداد فرایندهای گرانروکشسان (Visco-Elastic) مانند واهلش تنش (Stress Relaxation)، بسیار مناسب واقع شده است. در این مدل با استفاده از اصل انطباق زمان-دما و انجام آزمون واهلش تنش، از طریق ضریب جابجایی (Shift Factor) طول‌عمر بسپار پیش‌بینی خواهد شد. اما از آن طرف، هنگامی که فرایندها و سازوکارهای فیزیکی-شیمیایی در بسپار غالب است و هدف آن است که کارایی قطعه در مدت زمان‌های طولانی‌تری بررسی شود، رویکرد مدل Arrhenius به طور گسترده جهت تحلیل و بررسی پیش‌بینی طول‌عمر بسپار با انجام آزمون پیرش شتاب‌یافته (Accelerated Aging Test) صورت می‌پذیرد. در این گزارش جمع بندی روش های پیش‌بینی طول‌عمر کارایی بسپارها به‌خصوص لاستیک‌ها در کاربرد «درزگیر» با استفاده از دو مدل ریاضی WLF و Arrhenius در آزمون واهلش‌تنش آورده شده است. کاربرد اصلی هدف این گزارش پیش بینی طول عمر آب‌بندهای لاستیکی لوله های پلاستیکی در کاربردهای مختلف است.

نانو صافش (Nanofiltration) یکی از پرکاربردترین فرایندهای غشایی برای تصفیه آب بوده که ارزش عملی بالایی دارد؛ زیرا تعداد زیادی گونه‌های شیمیایی از طریق این فرایند جدا می‌شوند. معمولا برای نانوصافش، عملیات پرمصرف انرژی شامل ایجاد فشار کافی برای دفع پرش ها و مواد شیمیایی با وزن مولکولی پایین در سطح غشا، درگیر هستند. تحولات اخیر در سنتز غشاهای نانوکامپوزیت با گرافن و مشتقات گرافن منجر به افزایش نیاز انرژی و افزایش عملکرد غشاها شده است. در تحقیق حاضر، پیشرفت‌های اخیر در زمینه غشاهای کامپوزیتی مبتنی بر گرافن برای نانوصافش با کاربردهایی برای هر دو نوع حلال مبتنی بر محلول‌های آبی و حلال‌های آلی ارایه شده است. این تحقیق به‌ویژه بر عملکرد غشاها و کاربردهای این مواد برای دفع نمک ها (Na+، Mg2+)، فلزات سنگین (Li2+) و ترکیبات آلی با وزن مولکولی پایین (رنگ های متیلن آبی، قرمز کنگو، مستقیم قرمز، متیل، نارنجی، سبز واکنشی 13 و غیره) متمرکز خواهد بود. روش های سنتز مدرن مانند پلیمرشدن سطحی (Interfacial Polymerization) برای به‌دست آوردن غشاهای نانوصافش کامپوزیتی لایه نازک نیز ارایه شده است.