4-5-1-  آزمون آنالیز عنصری.. 104

4-5-2-  آزمون NMR.. 111

4-6- تغییر عوامل به صورت مجزا بر روی دستور خوراک بهینه. 118

4-6-1-  بررسی اثر امولسیفایر صابون روزینی بر روی سینتیک پلیمریزاسیون. 118

4-6-2-  بررسی اثر دما بر روی میزان ژل. 122

4-6-3-  بررسی اثر عامل انتقال به زنجیر بر روی جرم مولکولی.. 123

4-7- خواص فیزیکی و مکانیکی.. 124

4-7-1-  تعیین خواص مکانیکی آمیزه تهیه شده از محصول بهینه (NBR-FF 6) 124

4-7-2-  بررسی اثر جرم مولکولی و دمای تهیه کوپلیمر بر روی خواص کششی.. 127

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات… 129

مراجع. 132

فهرست شکل ها

 

شکل ‏1‑1- توزیع مصرف لاستیک نیتریل در سال 2010 . 5

شکل ‏1‑2- ساختار زنجیر لاستیک نیتریل.. 6

شکل ‏2‑1- شماتیک فرآیند هسته گذاری.. 16

شکل ‏2‑2- مراحل سه‌گانه پلیمریزاسیون امولسیونی.. 17

شکل ‏2‑3- نمایش شماتیک وضعیت‌های 1 تا 3 مربوط به سینتیک اسمیت – اوارت… 19

شکل ‏2‑4- ارتباط مراحل پلیمریزاسیون امولسیونی با منحنی درصد تبدیل 21

شکل ‏2‑5- شماتیک نمایش سرنوشت‌های احتمالی برای رادیکال‌های آزاد فاز آبی، در اینجا نشان دهنده هر نوع رادیکالی می‌باشد (مثلاً ، ، ، ) کلمات نشان داده شده با حروف بزرگ لاتین نمایانگر فرآیندهای فیزیکی می‌باشند. 23

شکل ‏2‑6- شماتیک (الف) : پایداری فضایی و (ب) : تخلیه ای.. 25

شکل ‏2‑7- نمایش برهمکنش میان ترکیبات مختلف سیستم شروع هیدروپروکساید – آهن – عامل کاهنده  30

شکل ‏2‑8- (الف): ساختار EDTA  و (ب): کی‌لیت EDTA- فلز. 32

شکل ‏2‑9- سدیم دودسیل سولفات (SDS) 36

شکل ‏2‑10- انواع ترکیبات زیر مجموعه اسید abietic. 37

شکل ‏2‑11- فرآیند Disproportionation. 38

شکل ‏2‑12- ترکیب کوپلیمر آکریلونیتریل- بوتادین بر حسب ترکیب هر یک از اجزا در مخلوط واکنش در ابتدای پلیمریزاسیون، در دو دمای ºC 5  و ºC 50 . 44

شکل ‏2‑13- تغییرات ترکیب لحظه‌ای کوپلیمر آکریلونیتریل- بوتادین بر حسب درصد تبدیل در دمای ºC 5 برای مخلوط های واکنش با ترکیب درصدهای اولیه مختلف با در نظر گرفتن 28/0 =r1 و 02/0=r2 . 46

شکل ‏2‑14- تغییرات ترکیب متوسط (انتگرالی) کوپلیمر آکریلونیتریل- بوتادین بر حسب درصد تبدیل در دمای ºC 5 برای مخلوطهای واکنش با ترکیب درصدهای اولیه مختلف با در نظر گرفتن 28/0 =r1 و 02/0= r. 46

این مطلب را هم بخوانید :

شکل ‏2‑15- روند افزایش آکریلونیتریل در کوپلیمریزاسیون امولسیونی لاستیک نیتریل در ºC 5 . نمونه های B33 و B40 به ترتیب دارای 33 و 40 % آکریلونیتریل می باشند. 49

شکل ‏2‑16- منحنی ارتباط مقدار آکریلونیتریل از روش  Kjeldhal‌و FTIR . 52

شکل ‏2‑17- منحنی DSC  لاستیک نیتریل حاوی 33 % آکریلونیتریل (a): در درصد تبدیل های مختلف فاقد CCD مناسب(b): آزمایش اصلاح شده با CCD مناسب… 53

شکل ‏2‑18- بیشترین احتمال موقعیت های تشکیل شاخه در ساختار زنجیر لاستیک نیتریل.. 54

شکل ‏3‑1-شمای کلی سیستم استفاده شده برای پلیمریزاسیون امولسیونی.. 61

شکل ‏4‑1- تغییرات درصد تبدیل در طول واکنش برای آزمایش های غربالی پلاکت-بورمن.. 76

شکل ‏4‑2- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش     77

شکل ‏4‑3- نمودار متوسط ها برای درصد تبدیل ها پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش…. 78

شکل ‏4‑4- مقادیر درصد تبدیل پیش بینی شده به کمک مدل خطی حاصله بر حسب مقادیر تجربی.. 80

شکل ‏4‑5- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل 8 ساعت به ازای مقادیر مختلفی از KOH و دیگر متغییرهای ورودی.. 81

شکل ‏4‑6- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل 8 ساعت به ازای مقادیر مختلفی از متغییرهای ورودی در سطح پایین KOH.. 81

شکل ‏4‑7- تغییرات درصد تبدیل با زمان در آزمایش های تمام عاملی.. 85

شکل ‏4‑8- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت 2 ساعت از زمان واکنش     86

شکل ‏4‑9- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت 4 ساعت از زمان واکنش     86

شکل ‏4‑10- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت 6 ساعت از زمان واکنش     87

شکل ‏4‑11- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش     87

شکل ‏4‑12- نمودار متوسط ها برای درصد تبدیل های 6،4،2 و 8 ساعت… 88

شکل ‏4‑13- نمودار برهمکنش ها برای درصد تبدیل ها پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش…. 89

شکل ‏4‑14- مقادیر درصد تبدیل پیش بینی شده به کمک مدل حاصله از مقادیر تجربی.. 90

 

شکل ‏4‑15- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل 8 ساعت به ازای مقادیر مختلفی از متغییرهای ورودی   91

شکل ‏4‑16- توزیع اندازه ذرات شدتی برای نمونه بهینه NBR-FF6. 94

شکل ‏4‑17- تکراپذیری توزیع اندازه ذرات شدتی برای نمونه بهینه NBR-FF6. 94

شکل ‏4‑18-  گرمانگاشت نمونه NBR-FF 6 پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش…. 96

شکل ‏4‑19- بررسی سه تایی های مونومری نمونه بهینه NBR-FF6 با استفاده از طیف C-NMR  مربوط به ناحیه وینیلی – B مربوط به واحد بوتادین و A مربوط به واحد آکریلونیتری. 97

شکل ‏4‑20- طیف C-NMR برای نمونه بهینه NBR-FF6. 98

شکل ‏4‑21- طیف H-NMR  برای نمونه بهینه NBR-FF6. 99

شکل ‏4‑22 – جایگاه سه تایی های مونومری کوپلیمر آکریلونیتریل-بوتادین در H-NMR. 100

شکل ‏4‑23- توالی سه تایی های کوپلیمر نمونه بهینه NBR-FF6. 101

شکل ‏4‑24- جایگاه پروتون های (a) : وینیلی ( b و c) : آلیفاتیک…. 102

شکل ‏4‑25- جایگاه پروتون های آلیفاتیک و وینیلی در کوپلیمر لاستیک نیتریل.. 102

شکل ‏4‑26- تغییرات “درصد نیتروژن (N) ” و “نسبت کربن به نیتروژن (C/N) ” در برابر درصد آکریلونیتریل در کوپلیمر. 105

شکل ‏4‑27- تغییرات ترکیب متوسط کوپلیمر بر حسب درصد تبدیل برای نمونه NBR-OR (بر اساس درصد نیتروژن) 106

شکل ‏4‑28- منحنی ترکیب کوپلیمر لاستیک نیتریل در °C 5.. 107

شکل ‏4‑29- مقایسه تغییرات ترکیب متوسط کوپلیمر بر حسب درصد تبدیل برای نمونه های NBR-OR و NBR-HS (بر اساس درصد نیتروژن) 111

شکل ‏4‑30-طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 2 ساعت… 112

شکل ‏4‑31- طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 4 ساعت… 113

شکل ‏4‑32- طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 6 ساعت… 114

شکل ‏4‑33- طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 8 ساعت… 115

شکل ‏4‑34- تغییرات توالی سه تایی های مونومری با درصد تبدیل برای نمونه NBR-OR.. 117

شکل ‏4‑35- مقایسه منحنی درصد تبدیل آزمایش NBR-EM 1 با NBR-EM 2. 119

شکل ‏4‑36- منحنی ویسکوزیته مونی نمونه های NBR-EM 1 و NBR-EM 2. 119

شکل ‏4‑37- منحنی توزیع اندازه ذرات آزمایش های (الف) : NBR-EM 1  و (ب) : NBR-EM 2. 121

شکل ‏4‑38- منحنی تغییرات درصد تبدیل با زمان برای آزمایش های NBR-OR ، NBR-TE1 و NBR-TE2  122

شکل ‏4‑39- منحنی تغییرات درصد تبدیل با زمان برای آزمایش های NBR-CA 1 و NBR-CA 2. 123

شکل ‏4‑40- منحنی ویسکوزیته مونی نمونه های NBR-CA 1 و NBR-CA 2. 124

شکل ‏4‑41- منحنی پخت نمونه NBR-FF 6 در دمای °C170 (توسط رئومتر (ODR.. 125

شکل ‏4‑42- منحنی تنش-کرنش برای نمونه بهینه NBR-FF6. 127

 

فهرست جداول

جدول ‏1‑1- اثر مقدار آکریلونیتریل بر روی خواص شیمیایی و فیزیکی لاستیک نیتریل.. 8

جدول ‏2‑1- ضرایب تفکیک پذیری مونومرهای آکریلونیتریل و بوتادین در پلیمریزاسیون امولسیونی در °C 10 28

جدول ‏2‑2- توزیع هیدروپروکساید میان فازهای آبی و روغنی 34

جدول ‏2‑3- نسبتهای فعالیت برای مونومرهای بوتادین (1) و آکریلونیتریل (2) 43

جدول ‏2‑4 – مقادیر ترکیب درصد آزئوتروپ برای کوپلیمریزاسیون مونومرهای بوتادین و آکریلونیتریل   43

جدول ‏2‑5- اثر نسبت مونومرها بر روی زمان واکنش 45

جدول ‏3‑1- مشخصات مواد مورد استفاده. 57

جدول ‏3‑2- دستور خوراک نمونه برای تهیه لاستیک نیتریل در  °C5.. 60

جدول ‏4‑1- محدوده سطوح برای تغییر عوامل 9 گانه مورد بررسی.. 73

جدول ‏4‑2- طراحی آزمایش انجام شده برای ارزیابی عوامل اصلی موثر در واکنش…. 74

جدول ‏4‑3- نتایج مربوط به pH و تعیین درصد تبدیل ها در زمان های مختلف برای آزمایش های غربالی پلاکت-بورمن   75

جدول ‏4‑4- ثوابت مدل خطی برای پاسخ “درصد تبدیل پس از 8 ساعت”. 79

جدول ‏4‑5- محدوده سطوح برای تغییر عوامل 4 گانه مورد بررسی.. 83

جدول ‏4‑6- مقادیر مورد استفاده برای پارامترهای فرآیندی مورد استفاده در طراحی آزمایش به روش تمام عاملی   83

جدول ‏4‑7- طراحی آزمایش انجام شده برای ارزیابی عوامل اصلی موثر در واکنش…. 84

3-1-مطالعه حذف فلوئورید از آب با استفاده از جاذب(زئین اصلاح شده با سولفوریک اسید)……………………..………….45

3-1-1-طراحی ترکیب مرکزی……………………………………………………………………………………………………………………….45

3-1-2-تفسیر نمودارها………………………………………………………………………………………………………………………………..49

صفحه. عنوان

3-1-3-انتخاب شرایط بهینه……………………………………………………………………………………………………………………………52

3-1-4-تکرار آزمایش در شرایط بهینه و بررسی تکرار پذیری آزمایش ها………………………………………………………………53

3-1-5-بررسی حذف فلوئورید از محلولهای آبی در حضور آنیونهای دیگر……………………………………………………………53

3-1-6-نتیجه حذف فلوئورید از نمونه آب تهیه شده از مناطق اطراف شهرستان ماکو………………………………………………54

3-1-7-نتایج حاصل از FT-IR …………………………………………………………………………………………………………………….55

3-1-8-نتایج حاصل از XRD ………………………………………………………………………………………………………………………57

3-1-9-نتایج حاصل از SEM……………………………………………………………………………………………………………………….58

3–1-10-نتایج SEM  و XRD نانو ذرات زئین………………………………………………………………………………………………..59

 3-2-ایزوترم های جذب……………………………………………………………………………………………………………………………… 60

-3-3طراحی الکترود خمیر کربن حساس به یون فلوئورید…………………………………………………………………………………..61

3-3-1-انتخاب نسبت اجزاء سازنده الکترود………………………………………………………………………………………………………62

3-3-2-مطالعه اثرpH……………………………………………………………………………………………………………………………………63

3-3-3-بررسی ویژگیهای الکترود پیشنهادی ……………………………………………………………………………………………………..64

3-3-4-مطالعه انتخابگری الکترود پیشنهادی………………………………………………………………………………………………………65

3-3-5-زمان پاسخ دهی و طول عمر الکترود……………………………………………………………………………………………………..66

3-3-6-کاربردهای تجزیه­ای……………………………………………………………………………………………………………………………66

3–٤– نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………………..67

فهرست جداول

صفحه. عنوان

جدول (١-١) برخی ویژگی های فلوئورید………………………………………………………………………………………………………….6

جدول (1–2) خصوصیات جذب سطحی فیزیکی و شیمیایی……………………………………………………………………………….13

جدول (1-2) مواد شیمیایی،  موارد استفاده و شرکت سازنده آنها…………………………………………………………………………37

جدول(3-1) متغیر ها و کد گذاری مربوط به طراحی ترکیب مرکزی………………………………………………………………………45

جدول (٣-2) لیست آزمایش ها را در طراحی ترکیب مرکزی برای بهینه سازی مدل برای جذب فلوئورید……………………46

جدول( 3-3)تعدادی از فاکتورهای بدست آمده برای مدل کاهش یافته با حذف پارامترهای غیر مهم……………………………48

جدول(3-4) مقدار بهینه و مقدار میانگین بهینه متغیرهای مورد بحث……………………………………………………………………….52

جدول (3-5) بررسی حذف فلوئورید، غلظت اولیه فلوئورید  ppm٥/5, مقدار جاذب  mg ٢5٠ ،   pH6و

زمان تماس ١ساعت…………………………………………………………………………………....…………………………………………………53

جدول (3-6) نتایج مربوط به خذف فلوئورید از نمونه حقیقی………………………………………………………………………………55

جدول(3-7) مشخصات پیک های IR مربوط به زئین-  زئین/سولفریک اسید –زئین/سولفریک اسید بعد از مجاورت با فلوئورید………………………………………………………………………………………………………………………………………………………75

جدول (3-8) پارامترهای ایزوترم برای جذب فلوئورید توسطZein /H2SO4  ……………………………………………………..61

جدول(3-9) نسبت اجزاء سازنده الکترود برای تهیه الکترود انتخابی فلوئورید……………………………..………………………….62

صفحه. عنوان

جدول (3-10) مقادیر ضریب انتخابگری الکترود انتخابگر یون نسبت به آنیونهای مختلف…………………………………………..66

فهرست اشکال

صفحه. عنوان

شکل (١-١) نمونه ای از یک ماتریس طراحی شده………………………………...…………………………………………………………..26

شکل(١-٢) ارتباط میان پاسخ،  ماتریس طراحی شده و ضرایب……………...…………………………………………………………….27

شکل (2-1) نمودار کالیبراسیون فلوئورید با استفاده از روش اسپادنس………………….……………………………………………….41

شکل (3-1 )نمودار سه بعدی راندمان جذب در مقابل متغیرهای pH و مقدار جاذب……………………………………………….49

شکل(3-2 )نمودار سه بعدی راندمان جذب در مقابل متغیرهای pH و غلظت اولیه فلوئورید…………………………………….50

شکل(٣-3) نمودار سه بعدی راندمان جذب در مقابل متغیرهای مقدار جاذب و غلظت اولیه فلوئورید………………………..51

 

شکل(3-٤)تاثیر یونهای دیگر بر حذف فلوئورید، غلظت اولیه فلوئورید  ppm٥/5، مقدار جاذب  mg ٢5٠

 ،   pH6و زمان تماس ١ساعت…………………………………………………..……………………………………………………………….54

شکل (3-5) طیف IR  زئین(a) –زئین/سولفوریک اسید(b)–زئین/سولفوریک اسید بعد از مجاورت با فلوئورید(c)…….56

شکل (3-6) طیف XRD زئین(a) –زئین/سولفوریک اسید(b)–زئین/سولفوریک اسید بعد از مجاورت با فلوئورید(c)…58

شکل (3-7)تصویر SEM از Zein/H2SO4…………………………………………………………………………………………………….59

شکل(3-8(تصویر SEM ازZein/H2SO4    بعد از مجاورت با فلوئورید……………………………………………………....……95

شکل(3-9)تصویر SEM نانوذرات زئین………………………………………………………………..…………………………………………59

صفحه. 

این مطلب را هم بخوانید :

دانلود متن کامل فایل های مقاله -پروژه-پایان نامه -

عنوان

شکل (3-١0) طیف XRD نانوذرات زئین…………………………………………………………………………………………………………60

شکل (3-11) نمودار ایزوترم جذب فرندلیچ………………………………….…………………………………………………………………..60        

    شکل (3-12) نمودار ایزوترم جذب لانگمویر ……………………………………………………….…………………………………………..60

شکل (3-13) مقایسه پاسخ الکترود انتخابگر یون به نسبت­های مختلف از اجزای سازنده الکترود…………………..…………. 63

شکل(3-14) بررسی اثر pH بر پاسخ الکترود در حضور 01/ 0 مولار از فلوئورید………………..………………………………..63

شکل(3-15)مقایسه پاسخ الکترود انتخابگر یون به آنیونهای مختلف………………………………..……………………………………..64

شکل(3-16) منحنی تیتراسیون 10 میلی­لیتر از توریم نیترات 0004/0 مولار با محلول فلوئورید 001/0 مولار

 با الکترود پیشنهادی………………………………………………..…………………………………………………………………………………….67

 

چکیده

فلوئورید از سالها قبل بعنوان یک یون سمی شناخته شده است. منبع اصلی فلوئورید در محلولهای آبی سنگهای معدنی حاوی فلوئورید و فعالیت های صنعتی کارخانه ها می­باشد. بر طبق گزارش سازمان حفاظت محیط زیست مقدار فلوئورید بیش از ١ میلی­گرم بر لیتر باعث بروز بیماریهای مختلف می­شود. در این تحقیق از ماده بیوپلیمری بنام زئین بعنوان جاذب برای حذف فلوئورید از آب استفاده شده است و روشی که برای تعیین غلظت فلوئورید در محلولهای آبی بکار می­رود روش اسپادنس می­باشد . پارامترهای موثر بر واکنش از قبیل pH ، مقدار جاذب، زمان تماس جاذب و غلظت اولیه فلوئورید  با روش طراحی ترکیب مرکزی بهینه شده­اند. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار جذب  در pH ، ۶-٥/٤ و در مدت ٣٠ دقیقه اتفاق می­افتد. توانایی حذف جاذب برای حذف فلوئورید با استفاده از ایزوترم لانگمویر و فرندلیچ مورد بررسی قرار گرفته و مقدار حذف به ازای واحد وزن (١گرم) برابر ٢/١ میلی­گرم بدست آمد. تاثیر آنیونهای دیگر نیز بر حذف فلوئورید در این تحقیق بررسی شده است.

در بخشی دیگر از  این تحقیق از نانو ذرات زئین برای تهیه الکترودهای خمیر کربن یون گزین فلوئورید استفاده شده است. تاثیر یونهای دیگر بر عملکرد این الکترود بررسی شده است و ضریب انتخابگری این الکترود نیز تعیین شده است. نتایج نشان میدهد که الکترود پیشنهادی در گستره خطی2×10-5-2×10-2 مولار در دمای˚C 25 رفتار  نرنستی دارد،  بعلاوه عملکرد این الکترود در یک گستره قابل قبول pH  ما بین 8-4 رضایت بخش می­باشد.  تهیه آسان، انتخابگری خوب، پاسخ سریع و طول عمر بالا از ویژگیهای بی نظیر  این الکترود پیشنهادی می­باشد.

فهرست جداول

جدول	صفحه
جدول 2-1 : خواص الیاف فلاکس در مقایسه با الیاف شیشه	9
جدول 2-2 : تعدادی از سیلان‌ها و محدوده کاربرد آن‌ها	13
جدول 2-3 : چند نمونه از ترکیبات سیلانی با گروه آلی متفاوت	13
جدول 3-1 : خواص رزین مایع در دمای°C 25	37
جدول 3-2 : ترکیب درصد سیستم پخت نسبت به ماتریس پلیمری	38
جدول 3-3 : خواص نانو ذره مورد استفاده	38
جدول 3-4: ترکیب درصد اجزای شیمیایی و خواص مشخصه الیاف کتان مصرفی	39
جدول 3-5: مقایسه خواص الیاف فلاکس و الیاف شیشه	این مطلب را هم بخوانید : منابع تحقیق با موضوع قصد مجرمانه	40
جدول 3-6 : نام اختصاری فرمولاسیون‌های تهیه شده از مخلوط رزین و نانو ذرات خاک رس	43
جدول 3-7 : نام اختصاری فرمولاسیون‌های متفاوت از کامپوزیت و نانو کامپوزیت‌های هیبریدی تهیه شده در فاز دوم	50
جدول 4-1 : تغییرات ازدیاد طول در نقطه شکست نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات از 0 تا 10 درصد وزنی	63
جدول 4-2 : تغییرات ازدیاد طول در نقطه شکست کامپوزیت و نانو کامپوزیت‌ها هیبریدی تقویت شده با الیاف فلاکس	81

 

چکیده

به دلیل ویسکوزیته پایین و خواص ضد اشتعال و پخت نسبتاً آسان، رزین‌‌های یورتان-اکریلات مورد توجه می‌باشند. از طرفی الیاف طبیعی با منابع تجدید شونده، قیمت پایین، دانسیته کم و خواص ویژه بالا، از قابلیت ویژه‌ای برای استفاده در کامپوزیت‌ها برخوردار می‌باشد. اما جذب رطوبت نسبتاً زیاد و آتش گیر بودن آن‌ها، در مقایسه با الیاف کربن و شیشه، کاربری آن‌ها را محدود نموده است. تلفیق رزین یورتان-

جدول 3-3 دستور العمل تهیه  نانوکامپوزیت های NKT و NKD دردرصد های وزنی 1و3.. 51
جدول 3-4 دستورالعمل تهیه نانوکامپوزیت­های تهیه شده با خاک رس دوبار اصلاح شده. 52
جدول 3-5 دستورالعمل تهیه نانوکامپوزیت هایNKTMPS دردرصدهای وزنی مختلف…. 52
جدول 3-6 دستورالعمل تهیه نانوکامپوزیت های تهیه شده به روش اصلاح درجا 53
جدول 3-7 دستورالعمل تهیه نمونه ها جهت بررسی مقدار ژل.. 57

چکیده

دراین تحقیق،  نانو کامپوزیت­های پلی متیل متاکریلات / خاک رس، حاوی درصد­های وزنی مختلفی از خاک­رس (براساس ماده معدنی موجود در ساختار آنها)  به روش پلیمریزاسیون سوسپانسیونی درجا تهیه شدند. خاک­های رس­ یکبار اصلاح شده مصرفی مشتمل بر خاک­های رس کانیپیا تی(KT) و کانیپیا دی(­KD­) بودند که به ترتیب توسط نمک­­های تری متیل اکتا دسیل آمونیوم برماید(TMO) و دی متیل دی اکتا دسیل آمونیوم برماید(DMO) که از نظر تعداد زنجیره آلکیلی موجود در ساختارشان با یکدیگر متفاوت هستند آلی شده­اند. آزمون­های پراش اشعه ایکس، گرماوزن سنجی و گرمایی دینامیکی – مکانیکی بر روی نانو کامپوزیت­های تهیه شده انجام شد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس برای نمونه هایی با 3 % وزنی از خاک رس یکبار اصلاح شده نشان دادند که ساختار  نانوکامپوزیت­های تهیه شده از نوع میان لایه ای است . همچنین با افزایش درصد وزنی خاک رس یکبار اصلاح شده درون ماتریس پلیمری، پایداری حرارتی و خواص گرمایی دینامیکی – مکانیکی شامل مدول و دمای انتقال شیشه ای نمونه­های نانوکامپوزیتی افزایش یافت.
درمرحله دیگر از این تحقیق، خاک رس یکبار اصلاح شده KT توسط اصلاح کننده های سیلانی  3- متاکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (MPS) و N- (n-بوتیل)-3-آمینوپروپیل تری متوکسی سیلان (1189) مجددا اصلاح شد. اصلاح مجدد خاک­رس KT با هدف اصلاح لبه­ها به منظور افزایش سازگاری بین خاک رس و پلیمر صورت گرفت تا با توزیع مناسب خاک رس دوبار اصلاح شده درون بستر پلیمری و بر هم کنش قوی در فصل مشترک خاک رس و ماتریس پلیمری، خواص نانو کامپوزیت نهایی بهبود یابد. اصلاح کننده­های سیلانی یاد شده دارای گروه­های متوکسی هستند که پس از هیدرولیز، قابلیت اتصال به لبه­ها را ازطریق انجام واکنش تراکمی با گروه­های هیدروکسیل موجود در لبه­ها پیدا می­کنند. اصلاح کننده سیلانی MPS ازجمله اصلاح کننده های فعال است که دارای گروه وینیلی در انتهای ساختار خود می باشد، درحالیکه اصلاح کننده سیلانی 1189 یک اصلاح کننده غیر فعال به شمار می آید که توانایی شرکت در واکنش­های پلیمریزاسیون را ندارد. آزمون­های  پراش اشعه ایکس، گرماوزن سنجی، طیف سنجی زیر قرمز و اندازه گیری زاویه تماس برروی خاک ­های رس دوبار اصلاح شده انجام شد . نتایج مربوط به آزمون پراش اشعه ایکس حاکی از افزایش فاصله بین صفحات خاک­های رس دوبار اصلاح شده بود که پس از شستشوی خاک­های رس دوبار اصلاح شده با تولوئن، فاصله بین صفحات کاهش یافت. نتایج آزمون گرماوزن سنجی نشان می دهد که مقدار ماده معدنی باقی مانده در خاک­های رس دوبار اصلاح شده کمتر شده است. همچنین طیف­های مربوط به اعدادموجی ساختار­ اصلاح کننده­های سیلانی در آزمون طیف سنجی زیر قرمز مشاهده شد که حضور اصلاح کننده­های سیلانی در ساختار خاک رس را تائید می کنند . نتایج آزمون اندازه­گیری زاویه تماس نشان داد که با اصلاح مجدد خاک رس یکبار اصلاح شده ماهیت آب گریزی ماده بیشتر شده است. نانوکامپوزیت­های متشکل از پلیمر / خاک­ رس دوبار اصلاح شده در 3% وزنی تهیه شدند و تحت آزمون پراش اشعه ایکس قرار گرفتند. نتایج نشان داد که فاصله بین صفحات در نانوکامپوزیت­های حاوی خاک رس دوبار اصلاح شده با مقدار  nm77/3 نسبت به فاصله بین صفحات درنانوکامپوزیت حاوی خاک رس یکبار اصلاح شده بامقدارnm 6/3 افزایش داشته است که این امر به سازگاری هرچه بیشتر خاک رس دوبار اصلاح شده و پلیمر نسبت داده شد. همچنین پایداری حرارتی نانوکامپوزیت­های حاوی 3% وزنی از خاک رس دوبار اصلاح شده در مقایسه با پلیمر خالص بیشتر شده است.
از سوی دیگر،  نانو کامپوزیت­های پلی متیل متاکریلات حاوی خاک رس دوبار اصلاح شده با MPS، در درصد ­های وزنی 25/0، 5/0، 75/0 و 1 تهیه شدند و آزمون­های مختلفی همچون اندازه گیری درصد ژل ، گرمایی دینامیکی – مکانیکی بر روی آنها انجام شد. بر اساس ننایج حاصله، با افزایش درصد وزنی خاک رس دوبار اصلاح شده، درصد ژل افزایش یافت. همچنین مدول و دمای انتقال شیشه ای برای نانوکامپوزیت­های حاوی 25/0% تا 5/0% وزنی ازخاک رس روندی صعودی را نشان داد که با افزایش درصد وزنی خاک رس دوبار اصلاح شده به میزان 75/0% و 1% وزنی روند نزولی مشاهده شد. تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری از نانوکامپوزیت حاوی 5/0% وزنی از خاک رس دوبار اصلاح شده نشان­دهنده توزیع مناسب صفحات خاک رس درون بستر پلیمری با ساختار ورقه ورقه شده هستند، اگرچه اندکی ساختار میان لایه­ای نیز قابل مشاهده است. همچنین مدول  نانوکامپوزیت­ تهیه شده با 5/0% وزنی از خاک رس دوبار اصلاح شده با مقدار 07/1 GPa درمقایسه با مدول نانوکامپوزیت حاوی 5/0% از خاک رس یکبار اصلاح شده KT با مقدارGPa 86/0افزایش چشم­گیری را نشان داد. علاوه بر این،  نتایج آزمون حرارتی دینامیکی – مکانیکی  مربوط به نانوکامپوزیت حاوی 5/0%وزنی از خاک

 رس دوبار اصلاح شده تقریبا معادل نتایج مربوط به نانوکامپوزیت تهیه شده با 3% وزنی از خاک رسKT است. درنتیجه با درصدکمتری­ازخاک­رس­دوباراصلاح­شده­می­توان­به­خواص­مکانیکی­بالاتری­دست­یافت.

کلیدواژه : پلی متیل متاکریلات، نانو ذرات خاک رس ،  نانوکامپوزیت، پلیمریزاسیون سوسپانسیونی، درجا

فصل اول

مقدمه

در این فصل به کلیاتی در مورد بیان مسئله، اهمیت و اهداف این پژوهش پرداخته خواهد شد.

1-1   بیان مسئله

نانو کامپوزیت ها از توزیع یا پراکنش ذرات نانو در یک ماتریس تشکیل می شوند. ماتریس می تواند یک جزئی یا چند جزئی باشد و ممکن است حاوی موادی باشد که خاصیت هایی همچون تقویت کنندگی، چقرمگی و هدایت کنندگی را به سیستم وارد کند.
واژه نانوکامپوزیت، به کامپوزیت هایی که حداقل یکی از ابعاد فاز پراکنده در آن در مقیاس نانوباشد، اطلاق می شود. نانو کامپوزیت ها براساس ابعاد ذرات فاز پراکنده به سه دسته تقسیم می شوند :

• هر سه بعد فاز پراکنده در مقیاس نانومتری هستند. به عنوان مثال ذرات سیلیکای کروی به دست آمده با روش سل– ژل یا پلیمریزاسیون درجا از این دسته اند.
• این مطلب را هم بخوانید :
• منابع تحقیق با موضوع قصد مجرمانه
• دو بعد از فاز پراکنده در مقیاس نانومتری هستند و بعد سوم بزرگ تر از 100 نانومتر است. در این حالت یک ساختار کشیده شده ، ایجاد می شود که نانو لوله ها از این دسته هستند. تقویت انواع زمینه های فلزی، سرامیکی و پلیمری توسط نانو لوله ها امکان پذیر است.

 

• فاز پراکنده فقط دارای یک بعد در مقیاس نانو متری است. در این مورد پرکننده به صورت ورقه هایی با ضخامت یک یا چند نانو متر و با طول صد ها یا هزاران نانو متر می باشد. خاک رس در بین سیلیکات های لایه ای بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. زیرا خاک رس اولیه بیشتر دردسترس است و دانشمندان اطلاعات دقیق تری در زمینه ساختار و ظرفیت اصلاح پذیری آنها دارند .

نانو کامپوزیت های پلیمری[1]  در حال حاضر به صورت دسته جدیدی از مواد پراهمیت مطرح شده­­اند. این خانواده ازکامپوزیت ها متشکل از زمینه ی پلیمری و پرکننده معدنی هستند. نانو کامپوزیت های پلیمری غالبا از طریق امتزاج با پلیمر­ها و یا پلیمریزاسیون مونومر­ها در فاصله میان لایه های نانو ذرات بدست می­آیند.کارایی این مواد با به کارگیری 2 تا 7 درصد وزنی از مواد تقویت کننده، با کامپوزیت های معمولی با 30 تا50 درصد وزنی از مواد تقویت کننده، برابری می کند.
به این نکته باید توجه کرد که استفاده  بالای پرکننده در کامپوزیت های معمولی باعث افزایش نامطلوب دانستیه و ایجاد قطعات سنگین، کاهش جریان مذاب و افزایش شکنندگی می شود.  علاوه بر این کامپوزیت های معمولی کدر و غیر شفاف هستند. این مشکلات در نانو کامپوزیت هاکمتر دیده شده و تقریبا برطرف می شوند.
مهمترین مصرف نانو کامپوزیت های پلیمری در صنعت حمل و نقل، بسته بندی، ساختمان، سازه های الکترونیکی، وسایل برقی، فوتونیکی و حسگرها است. این کاربردها خواص مغناطیسی اصلاح شده، قابلیت عبور الکتریسته یا نور و خاصیت زیست سازگاری  را در بر می گیرد.  رفتار نانو کامپوزیت های پلیمری مانند مواد متشکل از یک جزء یا مواد یک فازی است. نانو کامپوزیت های پلیمری شفاف اند و دانسیته پایین از خود نشان می دهند.آنها را می توان به سادگی با افزودنی ها اصلاح کرد[1].
نانو کامپوزیت های پلیمری به سه روش تهیه می شوندکه عبارتند از:

• روش محلولی
• روش اختلاط مذاب
• روش پلیمریزاسیون درجا

تعداد صفحه : 83
قیمت : 14700تومان

شکل 1-1: تصویری از کربن فعال پودری،گرانوله و فیبری و کربن نانوتیوب (به ترتیب از چپ به راست). 6

شکل 1-2: تصویر قطعات کربنی منحنی شکل، شامل حلقه­های پنج ضلعی، شش ضلعی، هفت ضلعی.. 7

شکل 1-3: انواع منافذ در کربن فعال. 8

شکل 1-4: مکانیسم شلدون در اپوکسایش آلکن­ها 10

شکل 1-5: مکانیسم شارپلس در اپوکسایش آلکن­ها 11

شکل 1-6: چرخه کاتالیزوری جابه جا شدن اکسیژن به اولفین­ها با اکسنده ترشیوبوتیل هیدروژن پراکسید و کاتالیزگر مولیبدن  12

شکل 1-7: مراحل آماده سازی کاتالیزگر Mo-APTS-A. 14

شکل 1-8: شمای سنتزی کاتالیزگر L1@ACox-  MnII 15

شکل 1-9: شمای سنتزی کاتالیزگر L2@ACox-  MnII 16

شکل 1-10: مراحل تهیه کاتالیزگرهای [MoO2(acac)@APy-MWCNT] و [MoO2(acac)@DAB-MWCNT]. 17

شکل 1-12: تثبیت کمپلکسی از مس روی سطح کربن فعال اصلاح شده 19

شکل 1-13: تثبیت کمپلکسی از نیکل روی سطح کربن فعال اصلاح شده. 19

شکل2-1: ساختار کمپلکس MoO2 (acac)2 26

شکل  3-1: شمای سنتزی ساختار پیشنهاد شده برای کاتالیزگر  AC-dien-MoO2(acac) 34

شکل 3-2 :شمای سنتزی ساختار پیشنهاد شده برای کاتالیزگر  AC-Schiff-base-MoO2(acac) 35

شکل 3-3 : طیف FT-IR کربن فعال آسیل کلرایددار شده. 37

شکل 3-4 : طیف FT-IR کربن فعال عامل­دار شده با دی­اتیلن تری­آمین. 38

شکل 3-5 : طیف FT-IR کاتالیزگر ناهمگن AC-dien-MoO2(acac). 39

شکل 3-6 : طیف FT-IR مربوط به AC-Schiff-base. 40

شکل 3-7: طیف FT-IR کاتالیزگر ناهمگن (AC-Schiff-base-MoO2(acac. 41

شکل 3-8: SEM کربن فعال با بزرگنمایی­های 50 و100. 42

شکل3-9: SEM کاتالیزگر ناهمگن AC-dien-MoO2(acac) با بزرگنمایی­های 50 و 100. 42

این مطلب را هم بخوانید :

شکل 3-10: نمودار تجزیه حرارتی کربن فعال. 44

شکل 3-11: نمودار تجزیه حرارتی AC-dien-MoO2(acac) 45

شکل 3-12: نمودار تجزیه حرارتی AC-Schiff-base-MoO2(acac) 45

شکل 3-13: طرح کلی اپوکسایش سیکلواکتن با کاتالیزگرهای ناهمگن AC-dien-MoO2(acac) و AC-Schiff-base-MoO2(acac) 46

 

شکل 3-14: بررسی اثر نوع حلال در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 45 دقیقه با 25 میلی­گرم کاتالیزگر (AC-dien-MoO2(acac. 48

شکل 3-15: بررسی اثر نوع حلال در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 45 دقیقه با 25 میلی­گرم کاتالیزگر ( .AC-Schiff-base-MoO2(acac. 49

شکل 3-16: برررسی اثر نوع اکسنده در واکنش اپوکسایش کاتالیزوری 5 /0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال، در مدت زمان 45 دقیقه با 25 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن AC-dien-MoO2(acac) 51

شکل 3-17: بررسی اثر نوع اکسنده در واکنش اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال، در مدت زمان 45 دقیقه با 25 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن (AC-Schiff-base-MoO2(acac. 52

شکل 3-18: بررسی اثر زمان در واکنش اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP با 25 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن (AC-dien-MoO2(acac. 53

شکل 3-19: بررسی اثر زمان در واکنش اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP با 25 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن (AC-Schiff-base-MoO2(acac. 54

شکل 3-20: بررسی اثر مقدارکاتالیزگر ناهمگن AC-dien-MoO2(acac) در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 30 دقیقه. 56

شکل 3-21: بررسی اثر مقدارکاتالیزگر ناهمگن AC-Schiff-base-MoO2(acac) در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 30 دقیقه. 57

شکل 3-22: بررسی اثر مقدار اکسنده TBHP، در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال تتراکلریدکربن در دمای جوش حلال با 20 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن AC-dien-MoO2(acac) طی30 دقیقه. 58

شکل 3-23: بررسی اثر مقدار اکسنده TBHP، در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال تتراکلریدکربن در دمای جوش حلال با 20 میلی­ گرم کاتالیزگر ناهمگن ( AC-Schiff-base-MoO2(acacطی                 30 دقیقه. 59

شکل 3-24: بررسی اثر مقدار حلال تتراکلریدکربن در اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن با 12/1 میلی­مول TBHP به­عنوان اکسنده، با 20 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن AC-dien-MoO2(acac) طی30 دقیقه. 61

شکل 3-25: بررسی اثر مقدار حلال تتراکلریدکربن در اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن با 12/1 میلی­مول TBHP به­عنوان اکسنده، با 20 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن AC-Schiff-base-MoO2(acac) طی30 دقیقه. 62

شکل 3-26: بررسی اثر دما در اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن با 12/1 میلی­مول TBHP به­عنوان اکسنده در 1میلی­لیتر حلال تتراکلریدکربن با 20 میلی­گرم کاتالیزور AC-dien-MoO2(acac) طی30 دقیقه. 63

شکل 3-27: بررسی اثر دما در اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن با 12/1 میل­مول TBHP به­عنوان اکسنده در 1میلی­لیتر حلال تتراکلریدکربن با 20 میلی­گرم کاتالیزور AC-Schiff-base-MoO2(acac)                     طی30 دقیقه. 64

شکل 3-28: بررسی توانایی کاتالیزگر ناهمگن AC-dien-MoO2(acac) بازیابی شده در اپوکسایش کاتالیزوری 5/0    میلی­مول سیکلواکتن با 12/1 میلی­مول TBHP به عنوان اکسنده در 1 میلی­لیتر حلال تتراکلریدکربن در دمای جوش حلال در 30 دقیقه. 66

شکل 3-29: بررسی توانایی کاتالیزگر ناهمگن AC-Schiff-base-MoO2(acac) بازیابی شده در اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی مول سیکلواکتن با 12/1 میلی­مول TBHP به عنوان اکسنده در 1 میلی­لیتر حلال تتراکلریدکربن در دمای جوش حلال در 30 دقیقه. 67

شکل 3-30: چرخه کاتالیزوری انتقال اکسیژن به سیکلواکتن توسط ترشیوبوتیل هیدروژن پراکسید با کاتالیزگر ناهمگن AC–dien-MoO2(acac) 71

فهرست جدول­ها

جدول2-1: مشخصات دستگاه کروماتوگرافی گازی ………………………………………………………………………………………………………23

جدول3-1: بررسی اثر نوع حلال در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلو­اکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 45 دقیقه با 25 میلی­گرم کاتالیزگر AC-dien-MoO2(acac)………………….49

جدول3-2: بررسی اثر نوع حلال در اپوکسایش 5/0 میلی مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 45 دقیقه با 25 میلی­گرم کاتالیزگر  .AC-Schiff-base-MoO2(acac) 49

جدول3-3: برررسی اثر نوع اکسنده در واکنش اپوکسایش کاتالیزوری 5 /0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی لیتر حلال، در مدت زمان 45 دقیقه با 25 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن AC-dien-MoO2(acac). 50

جدول3-4: بررسی اثر نوع اکسنده در واکنش اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی لیتر حلال، در مدت زمان 45 دقیقه با 25 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن AC-Schiff-base-MoO2(acac). 51

جدول3-5: بررسی اثر زمان در واکنش اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میل­مول سیکلواکتن در 1 میلی لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP با 25 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن AC-dien-MoO2(acac). 53

جدول3-6: بررسی اثر زمان در واکنش اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP با 25 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن AC-Schiff-base-MoO2(acac). 54

جدول3-7: بررسی اثر مقدارکاتالیزگر ناهمگن  AC-dien-MoO2(acac) در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 30 دقیقه. 55

جدول3-8: بررسی اثر مقدارکاتالیزگر ناهمگن AC-Schiff-base-MoO2(acac) در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 30 دقیقه. 56

جدول3-9: بررسی اثر مقدار اکسنده TBHP، در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال تتراکلریدکربن در دمای جوش حلال با 20 میلی گرم کاتالیزگر ناهمگن AC-dien-MoO2(acac) طی30 دقیقه. 58

جدول3-10: بررسی اثر مقدار اکسنده TBHP، در اپوکسایش 5/0 میلی مول سیکلواکتن در 1 میلی لیتر حلال تتراکلریدکربن در دمای جوش حلال با 20 میلی­گرم کاتالیزگر ناهمگن AC-dien-