775 views
پیشینه تحقیق کاربرد ها و فرآیندهای پلیمریزاسیون امولسیونی و پلیمریزاسیون امولسیونی وینیل استات–اتیلن و نانوکامپوزیتهای پلیمر-خاک رس دارای ۴۶ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.
۱-مقدمه ۵
۱-۱پلیمریزاسیون امولسیونی ۵
۱-۲ پلیمریزاسیون امولسیونی وینیل استات ۷
۱-۲-۱ پلیمریزاسیون امولسیونی وینیل استات – α الفین ۸
۱-۳ نانوکامپوزیت ها ۹
۱-۳-۱ مزایای نانوکامپوزیتهای پلیمری ۱۰
۲-۱-تحقیقات انجام شده ۱۱
۲-۲ پلیمریزاسیون امولسیونی ۱۱
۲-۲-۱ مزایای پلیمریزاسیون امولسیونی ۱۲
۲-۲-۲ فرآیندهای پلیمریزاسیون امولسیونی ۱۲
۲-۲-۳ کاربردهای صنعتی ۱۳
۲-۲-۴ نواحی پلیمریزاسیون امولسیونی ۱۸
۲-۲-۵ سینتیک پلیمریزاسیون امولسیونی ۱۹
۲-۳ پلیمریزاسیون امولسیونی وینیلاستات-اتیلن ۲۰
۲-۳-۱ تاریخچه ۲۰
۲-۳- ۲ تئوری چسبندگی[۴ [ ۲۱
۲-۳-۳ بررسی خواص کوپلیمرهای امولسیونی وینیلاستات-اتیلن ۲۲
۲-۳-۴ کاربردها و موارد استفاده کوپلیمرهای امولسیونی وینیلاستات-اتیلن ۲۵
۲- ۴ پلیمریزاسیون امولسیونی وینیل استات با α الفینهای دارای زنجیره بزرگتر ۲۶
۲-۵ اثر نانورس بر بهبود مورفولوژی ۲۶
۲-۶ نانوکامپوزیتهای پلیمر-خاک رس ۲۷
۲-۶-۱ نانو ذرات لایهای ۲۷
۲-۶-۲ انواع مواد معدنی رس ۲۸
۲-۶-۳ ترکیب رس با پلیمر ۳۲
۲-۶-۴ برخی ویژگیهای نانوکامپوزیت های خاک رس – پلیمر ۳۲
۲-۶-۵ روشهای تولید نانوکامپوزیتها : ۳۳
۲-۶-۶ ساختار و شناسایی نانوکامپوزیتها ۳۶
۲-۷ مطالعه برهم کنش ذرات نانو و ذرات لاتکس ۳۸
۲-۷-۱ نقش ذرات نانو در رنگهای لاتکسی ۳۹
۲-۷-۲ برهم کنش پیگمنتها و فیلرها ۴۰
۲-۸ نتیجه گیری ۴۰
مراجع ۴۲
[۱] N.Bechthold,K.Landfester,Macromolecular,33,4682,2000
[۲] G.W.Poehlein, ” Emulsion Polymerization (Overview) “, in :”Polymeric Materials Encyclopedia”, J.C.Salamone ,Editor – in Chief .CRC Press Inc.,Vol.3.pp.2038,1996
[۳] فیض بخش، رضا،“ بررسی اثر غلظت امولسیفایر و دما بر کوپلیمریزاسیون امولسیونی اتیلن-وینیلاستات”،پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران وپژوهشگاه پلیمر ایران، ۱۳۷۶
[۴] Blades, C., E., ” Vinyl Acetate – Ethylene Copolymer Emulsion in Adhesives “, Handbook of Adhesives, Second Edition, Skeist Edition, Irving VNR Co./ New York (1997).
[۵] Kaboorani A., Riedl B.,” Effects of adding nano-clay on performance of polyvinyl acetate (PVA) as as wood adhesive ” Composites: Part A 42 (2011) 1031–۱۰۳۹
[۶] Borkar S.,Sen A.,”Controlled Copolymerizatio of Vinyl Acetate With 1-Alkenes and Their Fluoro Derivatives by Degenerative Transfer”Wiley InterScience ,DOI:10.1002/pola .20802
[۷] Luft, G .,Jabbri,M. ,Dorn,M. Angew Makromol Chem 1996,238, 87-95
[۸] Y. Fan, “Microstructure and properties of polymer nanocomposites,” The University of Western Ontario (Canada), 2009.
[۹] K. Y. Usuki A., Kawasumi M., Okada A., Fukushima Y., Kurauchi T., Kamigaito O., Synthesis of nylon 6-clay hybrid, Journal of Materials Research(USA) 8 (1993) 1179-1184.
[۱۰] R. Leaversuch, Nanocomposites broaden roles in automotive, barrier packaging, Plastics technology, 47 (2001) 64-69.
حدادی اصل، و[۱۱] تکنولوژی پلیمرها، انتشارات دانشگاه امیرکبیر.
[۱۲] Q. Zeng, A. Yu, G. Lu, D. Paul, Clay-based polymer nanocomposites: research and commercial development, Journal of nanoscience and nanotechnology 5 (2005) 1574-1592.
[۱۳] Chue-Kwok John Keung .,C. , “Emulsion Polymerization of Vinyl Acetate: Particle Size and Molecular Weight Distributions”, McMaster University ,MS Thesis,1974
ابراهیمی ،م [۱۴] رزین ها وپوشش های پایه آبی،انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر،تهران،۱۳۸۶
[۱۵] Kemere f., “Batch emulsion polymerization: a chemical engineering approach “, Technische Universiteit Eindhoven , MS Thesis,1999
[۱۶] Chemical Week, P.112 (May 15, 1965); Chem. & Eng. News, P. 29 (May 17, 1965); Modern Pakaging, P. 54 (July 1965).
[۱۷] Illers, K. H., Kolloid-Z, 190, 28 (1963).
امروزه دیسپرسیونهای پلیمری با نام لاتکس بیان میشوند که درزبان لاتین به معنای مایع یا سیال میباشد و به کلمه یونانی لاتکس که با معنای قطره میباشد برمیگردد. کلمۀ لاتکس یک واژه عمومی میباشد که برای تمام انواع دیسپرسیونهای پلیمری اطلاق میشود. محیط دیسپرسیون، فاز همگن و ترم مترادف با فاز پیوسته میباشد. هر مادهای میتواند یک محیط دیسپرسیون باشد به شرطی که برای ماده دیسپرس شده یک ناحلال باشد. آب از گذشتۀ دور در واقع به دلایل ارزانی، ایمنی و مسائل زیست محیطی مهم ترین عامل دیسپرسیون بوده است.
پلیمریزاسیون امولسیونی ویژگیهای متعددی دارد که عمدتاً از فقدان حلالهای آلی و قسمت به قسمت کردن واکنش (یعنی انجام گرفتن واکنش در ذرات جدا از هم) ناشی میشود. آب که فاز پیوستۀ بی اثر و بی ضرری میباشد باعث میشود که گرانروی محصولات نهایی در حد نسبتاً پایینی حفظ شود و انتقال حرارت را نیز تسهیل میکند. پلیمریزاسیون در اصل در ذرات لاتکس که به عنوان ریزراکتورهای متعدد برای پلیمریزاسیون تودهای عمل میکنند، اتفاق میافتد.
امکان تولید پلیمرهایی با وزن مولکولی بالا و سرعت پلیمریزاسیون به مراتب بیشتر از سرعت مشاهده شده در سیستمهای همگن از مشخصههای این فرآیند میباشد، به علاوه، وزن مولکولی پلیمر را با افزودن عامل انتقال زنجیر میتوان کنترل کرد. معمولاً پلیمریزاسیون تا تبدیل بالایی انجام میگیرد و لذا مقدار مونومر باقیمانده حداقل میباشد.
معایب پلیمریزاسیون امولسیونی هم از قسمت به قسمت بودن واکنش ناشی میشود. محلول واکنش معمولاً دارای مقداری افزودنی مثل سورفکتانت و اجزای آغازگر میباشد و حذف این مواد مشکل بوده و میتواند کیفیت محصولات لاتکس نهایی را تحت تأثیر قرار دهد (شکل شماره ۱-۱)، همچنین در مواردی که خود پلیمر مورد نیاز باشد حذف فاز پیوستۀ آبی ضرورت دارد و هزینههای اضافی را تحمیل میکند.
محصولات پلیمریزاسیون امولسیونی به صورت لاتکس یا به صورت مادۀ خام بعد از حذف فاز پیوسته قابل استفاده میباشند. از جملۀ مشهودترین کاربردهای این محصولات که بخشی از زندگی روزمرۀ ما را تشکیل میدهد میتوان به رنگهای لاتکس، روکشهای کاغذ، روکشهای منسوجات و چسبها اشاره کرد ودراین میان پلیمرهای امولسیونی ویژه که از اهمیت صنعتی بالایی برخوردار هستند در مواردخاصی مانند افزودنیهای سیمان، اصلاح کنندههای رئولوژی و لاتکسهای زیست پزشکی نیز استفاده میشوند.
پلیمریزاسیون امولسیونی یک فرآیند پیچیده میباشد و درکنار اهمیت صنعتیاش، بحث علمی وسیعی در مورد آن صورت گرفته است.
کارهای وسیعی به منظور درک بهتر و توضیح کمّی مکانیسمهایی که طی فرآیند اتفاق میافتد انجام گرفته است، لذا کنترل واکنشهای پلیمریزاسیون امولسیونی از مسائل کلیدی بوده ودر بررسیهای علمی از اهمیت زیادی برخوردار میباشد.]۱-۲[
اگرچه حدود یک سوم از منومر وینیل استات برای تولید لاتکسها به صورت رنگها و چسبها مورد استفاده قرار میگیردولی اطلاعات منتشره در خصوص پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات محدود میباشد. پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات شاید در میان روشهای پلیمر شدن با توجه به اینکه لاتکسهای واقعی با سطح فعالهای آنیونی و یا کاتیونی و یا سطح فعالهای غیر یونی یا کلوئیدی حفاظتی و همراه با ترکیب دو یا بیشتر از این مواد و همچنین بدون امولسیون کنندهای به وجود میآید منحصر به فرد است.
از نگاه صنعتی، پلیمر شدن تعلیقی وینیل استات برای تولید گرانول پلی وینیل استات بالاترین اهمیت را داردو اغلب این گرانولها به پلی وینیل الکل با تنوع درجه آبکافت و با وزن مولکولی متفاوت تبدیل میگردند. در مقیاس آزمایشگاهی کوپلیمر شدن وینیل استات با منومرهای دیگر شاید با توجه به راحتی عمل و راحتی به وجود آوردن محیط تعلیقی مناسب مزیت داشته باشد.گفتنی است پلیمریزاسیون صنعتی امولسیونی این منومربه صورت همو یا کوپلیمر شدن از اهمیت فراوانی برخوردار است علی الخصوص در توسعه چسب ها، رنگ ها، پوشش دهی کاغذ و تکمیل در نساجی.
این پلیمر از سالهای ۱۹۴۰ به دلیل داشتن خواصی چون چسبندگی سریع، مقاومت مکانیکی خوب و قابلیت چسبندگی به سطوح صاف و صیقلی، کاربردهای وسیعی پیداکرد ولی باید توجه داشت که این پلیمر، رزینی سخت [۱] و شکننده[۲] است. برای برطرف کردن چنین نقیصهای ابتدا از نرم کنندهها [۳] استفاده شد. نرمکنندهها معمولاً یک مولکول بزرگ مانند دیاکتیلفتالات[۴] یا دیمتیلفتالات[۵] هستند که با کاهش تماس زنجیرهای پلیمری بههم، تحرک بیشتری به آنها میدهند. نکته منفی استفاده از نرم کنندهها این است که مولکولها بهطور شیمیایی بههم وابسته نیستند و احتمال اینکه این مواد از پلیمر جداشده و به طرف سطح مهاجرت کنند، وجود دارد و نهایتاً بازهم پلیمر سخت شده و چسبندگی کاهش خواهد یافت]۳-۴[.
درکل نقاط ضعفی که گاها متوجه محصولات برگرفته از پلی وینیل استات (چسب چوب،لاتکسهای مورد استفاده درکاربردهای پوشش دهی سطح و…) میشود را میتوان درموارد ذیل خلاصه کرد:
۱- مقاومت ضعیف دربرابر آب ورطوبت
۲- عملکرد نسبتاً ضعیف دردمای بالا
۳- حساسیت زیاد نسبت به خزش
تمامی مواردمطرح شده را میتوان مرتبط باساختارفیزیکی پلی وینیل استات دانست چراکه این پلیمر دارای ساختاری قطبی با جاذبههای نسبتا ضعیف واندروالسی میان زنجیره هایش بوده وهمین امر منجربه کاهش دمای انتقال شیشهای این پلیمر شده است، دراین میان برخی تحقیقات صورت گرفته درسالیان اخیر باهدف بهبود واصلاح خواص پلی وینیل استات باتوجه به کاربری این پلیمر به کمک اصلاح کنندههای موجودرا میتوان در ۲ گروه اصلی زیر خلاصه کرد:
۱-کوپلیمریزاسیون وینیل استات بابرخی منومرهای آب گریز و یا دارای عوامل فعال
۲-آمیزه سازی پلی وینیل استات باافزودنیهایی که میتواند منجربه ارتقای خواص آن شود.
قابل توجه است که باانجام استراتژیهای مطرح شده میتوان در ازای کاهش برخی خواص این پلیمر به اصلاح خواص مدنظر پرداخت که البته دراین میان لزوم استفاده از دستورالعمل خاصی برای حفظ وبهینه سازی تمامی خواص لازم غیرقابل انکاراست.
برای مثال افزودن برخی فیلرها و یامواداسیدی به چسب چوب برپایه پلی وینیل استات (علی رغم اینکه باعث تقویت عملکرد مکانیکی واستحکام فیلم و یاچسب پلی وینیل استات دردمای بالا میشود) به زیرلایه چوبی[۶] که چسب برآن اعمال میشود ضربه زده وکاربری پلی وینیل استات راتحت تاثیرقرار میدهد، ازطرفی کوپلیمریزاسیون وینیل استات بامنومرهایی نظیربوتیل آکریلات واتیلن منجر به افزایش نرمی ومقاومت دربرابر آب شده ولی باعث کاهش چشمگیر مدول یانگ، سختی واستحکام برشی محصول نهایی خصوصادردمای بالا میشود. درکل میتوان نتیجه گرفت که بمنظور ایجاد وحفظ تمامی خواص دلخواه درپلی وینیل استات میبایست ترکیبی ازاصلاح کنندههای مربوطه رابکارگرفت، بعبارتی ضمن لزوم وجود خواص مکانیکی واستحکام مناسب به کمک آمیزه سازی پلی وینیل استات باافزودنیهای مناسب وتشکیل نوعی کامپوزیت، به کمک کوپلیمریزاسیون منومر وینیل استات بامنومرهایی با دمای انتقال شیشه ای[۷] کمتر باهدف کاهش دمای انتقال شیشهای پلیمر حاصله ورهایی ازنقیصه شکنندگی وضعف دربرابر رطوبت منسوب به پلی وینیل استات به ترکیبی ازخواص مطلوب برای این پلیمر دست یافت]۵[.
مونومرهایی که برای ترکیب با وینیلاستات مورد استفاده قرار میگیرند عبارتاست از: دیبوتیلمالئات، دیبوتیل فومارات، بوتیل اکریلات، وینیل لائورات، وینیلاستئارات، اتیلآکریلات و اتیلن. مهمترین امتیاز اتیلن علاوه بر غیر سمی بودن، ارزانی آن است .
پلیمریزاسیون آلکنها به دلیل خواص شیمیایی ومکانیکی مطلوب پلیمرهای حاصل، بسیار رایج بوده است ولی زمانی که نیاز به وجود گروههای قطبی و یا گروههای عاملی خاص بمنظورایجاد چسبندگی به سطح وجود دارد، این دسته از پلیمرهادارای نقاط ضعفی میباشند، لذا زمانی که منومرهای اولفینی در مجاورت منومرهای قطبی قرارگیرند شاهد بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی، نوری و همچنین بهبود چسبندگی به سطح میباشیم که این فرآیند، پلیمرهای حاصل را درکاربردهای پوشش دهی سطح، نوری و پزشکی مستعد میسازد ] ۶ [.
برای مثال کوپلیمر وینیلاستات-اتیلن در برابر اشعه ماوراء بنفش [۸] و مواد آلکانی مقاوم است و به همین علت کوپلیمر اتیلن وینیل استات[۹] بهطور گستردهای در صنایع مختلف بهکارگرفتهشدهاند و بسته به مقدار مونومرهای اتیلن و وینیلاستات کوپلیمر حاصل خواص متفاوتی خواهد داشت و به همین دلیل کاربردهای متنوعی دارد [۳-۴].
ازاین رو،کوپلیمریزاسیون منومرهای قطبی وینیلی همانند وینیل استات با α- اولفینها بدلیل خواص فیزیکی مکانیکی بسیار مناسب پلیمر حاصله طرفداران بسیار زیادی پیدا کرده است و دراین میان کوپلیمریزاسیون امولسیونی روش نوینی برای سنتز پلیمرهای وینیلیک است، بگونهای که این روش برای کوپلیمریزاسیون آکریلات با α- اولفینها نیزپیشنهاد شده است] ۶ [.
از آنجایی که منومر وینیل استات فاقد رادیکالهای آزاد پایدار میباشد، بیشتر رادیکالهای آزاد این منومر تمایل به واکنشهای انتقال و اختتام دارند، از این رو گزارشهای چندانی در خصوص کوپلیمر شدن این منومر به کمک روش امولسیونی وجود ندارد. در این میان استفاده از مواد آلی یونیزه شده به عنوان عامل کنترلی پلیمریزاسیون که با تشکیل کمپلکسی فعال مانع از وقوع واکنشهای سریع انتقال واختتام میشود ازسری روشهای رایج درسنتزکوپلیمرهای وینیل- استاتی میباشد. ولی علاوه براین، هرچند گزارشات متعددی مبنی بر سنتز کوپلیمر اتیلن- وینیل استات تحت شرایط پر فشار (روشهای امولسیونی و غیر کنترلی) در دمای بالا وجود دارد ولی در خصوص کیفیت و تمایل دیگر منومرهای α- اولفینی(مخصوصا آلفا اولفینی با طول زنجیر خطی بزرگتر باتوجه به اینکه پلیمریزاسیون امولسیونی وینیل استات واتیلن درفشارهای بالا صورت گرفته و کنترل شرایط واکنش پلیمریزاسیون به کمک ابزاری نظیر طراحی یک سیستم خنک کننده در راکتور باهدف بررسی گرمازایی وکنترل دمایی سیستم نسبتا دشوار میباشد) به شرکت درفرآیندکوپلیمریزاسیون به این دلیل که رادیکالهای در حال رشد زنجیر هایشان بسیار تنبل بوده و تمایل چندانی به پلیمریزاسیون ندارند تردید وجود داشت ]۷[.
ازسوی دیگر امروزه تحقیقات گسترده و زیادی روی دستهای از افزودنیها برای سیستمهای پلیمری در حال انجام است. ویژگی این دسته آن است که حداقل یک بعد از ابعاد آن در دامنه نانومتری است و از جمله این مواد، نانوذرات فلزی و ذرات آلی و غیرآلی و سیلیکاتهای آلی مانند خاک رس هستند که با افزوده شدن مقادیر بسیار اندک از آنها به یک مخلوط پلیمری، خواص آن را بخوبی بهبود میبخشند،در حقیقت این تقویتکنندههای نانومتری بهدلیل داشتن ابعاد بسیار کوچک و نسبت منظر بسیار بالا در مقایسه با تقویتکنندههای معمولی در سطح بارگذاری کمتر باعث بهبود خواص مورد نظر شده و جایگزین خوبی برای کامپوزیتهای معمولی میباشد؛ چراکه کارآیی بهتر و وزن کمتری دارند.
نانوذرهای که در کنار اغلب مخلوطهای پلیمری استفاده میشود خاک رس است، حتی لازم به ذکر است که وجود گروههای عاملی روی سطح این سیلیکاتهای لایهای از جمله رس، این امکان را فراهم میسازد تا بتوان با ایجاد اصلاحات روی سطح و در ساختار لایهای این مواد، اثر سازگارکنندگی و به نوعی برقراری اتصال بین دو فاز ناسازگار یا به عبارتی بهبود مورفولوژی را نیز به نوعی از آنها انتظار داشت.
حال باید اشاره داشت که به ترکیب جدیدی که از افزودن این دسته از مواد نانومتری به مخلوط پلیمرها بوجود میآید، نانوکامپوزیت میگویند. در مفهومی عام تر و کلی تر میتوان گفت، نانوکامپوزیت نیز همان کامپوزیت است که یک یا چند جزء از آن، ابعاد کمتر از ۱۰۰ نانومتر دارد. نانوکامپوزیتها از دو فاز تشکیل شده اند، فاز اول یک ساختار بلوری است که در واقع پایه یا ماتریس نانوکامپوزیت محسوب میشود و ممکن است از جنس پلیمر، فلز و یا سرامیک باشدو فاز دوم نیز ذراتی در مقیاس نانومتر میباشند که به عنوان تقویت کننده (مواد پرکننده[۱۰]) به منظور اهداف خاص از قبیل استحکام، مقاومت، هدایت الکتریکی، خواص مغناطیسی و … در درون فاز اول (ماده پایه) توزیع میشوند.
این مواد تقویت کننده میتوانند به شکل الیاف یا ذرات پخش شده در ساختار آن ترکیب باشند. در واقع هنگامی که ذرات و یا الیاف درون یک مادهی پایه به طور یکنواخت توزیع شوند، نیروهای اعمال شده به کامپوزیت نیز به طور یکنواخت به ذرات یا الیاف منتقل میشود. اجزاء نانوکامپوزیتها بر اثر برهمکنش سطحی بین مادهی پایه و مواد پرکننده، از خواص بهتری برخوردار میشوند. نوع و میزان برهمکنشها نقش مهمی در خواص مختلف نانوکامپوزیتها همچون حلالیت، خواص نوری، خواص الکتریکی و مکانیکی آنها دارد] ۸[.
در بین انواع نانوکامپوزیتها بیشترین توجه به نانوکامپوزیتهای پایه پلیمری معطوف است. یکی از دلایل گسترش نانوکامپوزیتهای پلیمری، خواص بی نظیر مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی آن است. نانوکامپوزیتهای پلیمری عموماً دارای استحکام بالا، وزن کم، پایداری حرارتی بالا، رسانایی الکتریکی بالا و مقاومت شیمیایی بالایی هستند و از طرفی نیاز اقتصادی در عرصههای مختلف، تقاضا برای استفاده از مواد جدید سبک وزن مانند پلیمرها را افزایش داده است. نایلون ۶ اولین پلیمری بود که توسط شرکت تویوتا در سال ۱۹۹۰ برای تهیه نانوکامپوزیتها به کار گرفته شد، اما امروزه از پلیمرهای ترموست نظیر اپوکسی، پلی ایمید و پلیمرهای ترموپلاست نظیر پلی پروپیلن، پلی استایرن به عنوان مادهی زمینه این کامپوزیتها استفاده میگردد]۹[ .
[۱] Hard resin
[۲] Brittle
[۳] Plasticizer
[۴] DOP
[۵] DMP
[۶] substrate
[۷] Tg
[۸]UV
[۹] Ethylene-Vinyl Acetate
[۱۰] Filler
تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ را پرداخت نمایید.
ارسال نظر