انیدرید باعث ایجاد گروههای اسیدی بر روی زنجیر نشاسته شد که این گروهها به فرآیند ژل شدن نشاسته کمک میکنند، بنابراین اختلاط MTPS با SEPS در مخلوط کن داخلی در حالت مذاب اتفاق افتاد و افزایش هموژنیتی آمیزههای SEPS/MTPS را به دنبال داشت. در آمیزههای SEPS/TPS استفاده از میزان کم گلیسرول در تهیه TPS سبب شد تا اختلاط TPS با SEPS در حالت مذاب انجام نگیرد و در نتیجه از خواص مکانیکی پایین تری نسبت به آمیزههای SEPS/MTPS برخوردار شد.

شکل4- 14- استحکام کششی آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS در مقابل درصد نشاسته

شکل4- 15- کرنش در شکست آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS در مقابل درصد نشاسته

شکل4- 16- مدول ذخیره آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS در مقابل درصد نشاسته

بررسی زیست تخریب پذیری آمیزهها در محیط لجن فعال
اندازه گیری افت وزن
یکی از روش های بررسی زیست تخریب پذیری نمونه ها، وزن کردن نمونه ها قبل و بعد از آزمون زیست تخریب پذیری می باشد. برای انجام این آزمون، نمونههایی با ابعاد cm5/1×cm1بریده شد و با یک ترازوی حساس با دقت gr0001/0 وزن شد. این نمونه ها در داخل آکواریوم حاوی لجن فعال انداخته شد. پس از دوره های زمانی مشخص، از هر نمونه سه قطعه برداشته می شد و پس از شست و شو با آب مقطر، در داخل آون با دمای ?C70 به مدت 12 ساعت گذاشته می شد. نمونه ها پس از خشک شدن توزین می شدند. پس از توزین، افت وزن نمونه ها با استفاده از رابطه ی زیر محاسبه شد.
Weight loss (%) = [(M0-Md)/M0] ×100

در رابطه ی فوق M0 وزن اولیه و Md وزن نمونه بعد از تخریب می باشد. درصد افت وزن نمونه ها پس از هر دوره ی زمانی در جدول 4-5 و شکل 4-17 آورده شده است. هم چنین درصد افت وزن آمیزهها بعد از گذشت 60 روز در شکل4-18 آمده است. در آمیزه MTPS%10SEPS/ میزان تخریب آمیزه بسیار اندک میباشد. اما در آمیزههایی با درصد MTPS بالای %30 وزنی میزان تخریب آمیزهها به طور قابل توجهی افزایش یافته است، به طوری که در آمیزهای با %50 وزنی MTPS بعد از گذشت 45 روز حدود %47 از نمونه تخریب شد. با توجه به نتایج، در آمیزه MTPS%10SEPS/ به علت میزان کم نشاسته اصلاح شده، بخشهای نشاسته توسط SEPS پوشیده شد. این امر سبب شد تا بخشهای کمی از MTPS در دسترس میکروارگانیسمهای موجود در لجن فعال قرار گرفته و از میزان تخریب این آمیزه کاسته شد. در آمیزههای با درصد MTPS بالای %30 وزنی بخشهای بیشتری از MTPS در معرض حمله میکروارگانیسمها قرار گرفت و سبب افزایش میزان تخریب شد. همانطور که از شیب نمودار درصد افت وزن با زمان مشخص است، سرعت تخریب نمونهها طی 45 روز اولیه بسیار زیاد میباشد و پس از آن افت می کند. در روزهای اولیه قرار گرفتن نمونهها در لجن فعال به علت وجود بخشهای زیادی از MTPS سرعت تخریب زیاد است و با کمتر شدن این بخشها با گذشت زمان ازسرعت تخریب کاسته میشود. هر چه افت وزن نمونه بیشتر باشد نشان دهنده ی تخریب بیشتر نمونه توسط لجن فعال می باشد. در این تحقیق، نمونه ی 50 درصد وزنی نشاسته بیشترین میزان تخریب را نسبت به سایر آمیزه ها نشان داد. میزان افت وزن آمیزه ی MTPS%50SEPS/ پس از آزمون لجن فعال ،% 51/49 حاصل شد.

جدول4- 5- درصد افت وزن آمیزهها پس از هر دوره ی زمانی مشخص شده در آزمون زیست تخریب پذیری در لجن فعال
درصد افت وزن نمونهها بعد از هر دوره زمانی (%)
نمونه
دو هفته چهارم
دو هفته سوم
دو هفته دوم
دو هفته اول

54/0
46/0
32/0
15/0
SEPS/10%MTPS
68/24
44/23
08/21
38/14
SEPS/30%MTPS
61/36
84/32
71/30
96/22
SEPS/40%MTPS
51/49
43/47
84/41
94/28
SEPS/50%MTPS

شکل4- 17- درصد افت وزن آمیزههای SEPS/MTPS با زمان در آزمون زیست تخریب پذیری در لجن فعال

شکل4- 18- درصد افت وزن آمیزههای SEPS/MTPS با درصد MTPS پس از گذشت 60 روز از قرار گرفتن در محیط لجن فعال

فصل پنجم

نتیجه گیری
در این پژوهش اصلاح شیمیایی نشاسته توسط واکنش گر مالئیک انیدرید در مخلوط کن داخلی و در دمای C°125 در حالت مذاب صورت گرفت. حضور پیک کربونیل در 1-cm1707 در طیف FTIR نشاسته اصلاح شده و عدم حضور پیکی در 1-cm1720 مربوط به گروههای کربونیل حلقه مالئیک انیدرید صحت اصلاح شیمیایی نشاسته را تایید کرد. با استفاده از روش تیتراسیون درجه بالای استخلاف 076/0در غیاب کاتالیزور به دست آمد. علت رسیدن به این میزان اصلاح، به دمای بالای واکنش بر میگردد.دمای بالا سبب کااهش پیوندهای هیدروژنی ایجاد شده توسط گروههای هیدروکسیل نشاسته شد. در نتیجه گروههای هیدروکسیل از آزادی بیشتری برای واکنش با مالئیک انیدرید برخوردار شدند.
طیفهای حاصل از آزمون XRD نشان داد که استفاده از میزان کم گلیسرول نمیتواند ساختار بلوری نشاسته را از بین ببرد. اما با حضور میزان کمی مالئیک انیدرید ساختار بلوری نشاسته به طور کامل از بین رفت.
با افزایش MTPS به SEPS در آمیزهها، استحکام کششی و ازدیاد طول در پارگی کاهش و مدول یانگ افزایش یافت. در آمیزه MTPS%50SEPS/ افزایش محسوسی در مدول یانگ مشاهده شد که میتوان این رفتار را به ایجاد مورفولوژی هم پیوسته در این آمیزه نسبت داد. مقایسه خواص مکانیکی آمیزههای SEPS/MTPS با SEPS/TPS نشان داد که استحکام کششی، ازدیاد طول در پارگی و مدول یانگ در آمیزههای SEPS/MTPS بیشتر از SEPS/TPS شد.
ریز نگار آمیزههای SEPS/MTPS نشان داد در درصدهای وزنی پایین MTPS مورفولوژِ قطره-ماتریس به وجود میآید. با افزایش درصد MTPS در آمیزهها قطرات کشیدهتر میشوند تا اینکه در آمیزه MTPS%50SEPS/ مورفولوژی هم پیوسته مشاهده شد. همچنین افزایش MTPS سبب خوشهای شدن نواحی MTPS و افزایش اندازه این نواحی شد. مقایسه ریزنگار آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS نشان داد که در آمیزه SEPS/TPS تجمع ذرات رخ میدهد اما اصلاح نشاسته سبب کاهش اندازه ذرات نواحی نشاسته شد.
منحنی مدول ذخیره و اتلاف به دست آمده از آزمون DMTA نشان داد که اصلاح نشاسته سبب افزایش امتزاج پذیری آمیزههای MTPS%50SEPS/ نسبت به TPS%50SEPS/ شد. در آمیزهTPS%50SEPS/ دمای انتقال شیشهای جزء نشاسته در حدود C°80 مشاهده شد. اما در آمیزه MTPS%50SEPS/ افت مدول در حدود دمای C°60 اتفاق افتاد که دمای انتقال شیشهای نشاسته را نشان میدهد.
زیست تخریب پذیری آمیزههای SEPS/MTPS در محیط لجن فعال با استفاده از اندازهگیری افت وزن آمیزهها بررسی شد. نتایج نشان داد در 45 روز اول سرعت تخریب بسیار زیاد میباشد. در آمیزه MTPS%10SEPS/ میزان تخریب آمیزه بسیار اندک بود. اما در آمیزههایی با درصد MTPS بالای %30 وزنی میزان تخریب آمیزهها به طور قابل توجهی افزایش یافت به طوری که در آمیزه MTPS%50SEPS/ بعد از گذشت 45 روز حدود %47 از نمونه تخریب شد.
برای ادامه این کار پیشنهادات زیر مطرح میشوند:
استفاده از روغنهای گیاهی برای اصلاح نشاسته
آمیزه سازی نشاسته اصلاح شده در این پروژه با پلیمرهای زیست تخریب پذیر
بررسی خواص رئولوژی و حرارتی آمیزههای تهیه شده
استفاده از سازگارکننده برای آمیزه سازی نشاسته با SEPS و مقایسه خواص مکانیکی، مورفولوژی و زیست تخریب پذیری آن با آمیزه تهیه شده

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه با واژگان کلیدی Education

مراجع
[1] Holden G., Thermoplastic elastomers, Wiley Online Library, 2002.
[2] Baeurle S.A., Hotta A., Gusev A.A., “A new semi-phenomenological approach to predict the stress relaxation behavior of thermoplastic elastomers”, Polymer, 46, 4344-4354, 2005.
[3] Baeurle S.A., Hotta A., Gusev A.A., “On the glassy state of multiphase and pure polymer materials”, Polymer, 47, 6243-6253, 2006.
[4] Fakirov S., Handbook of condensation thermoplastic elastomers, Wiley-VCH, 2006.
[5] Drobny J.G., Handbook of thermoplastic elastomers, William Andrew, 2007.
[6] Kear K.E., Developments in thermoplastic elastomers, Smart Publications, 2003.
[7] Peinado C., Corrales T., Catalina F., Pedr?n S., Santa Quiteria V.R., Parellada M.D., Barrio J.A., Olmos D., Gonz?lez-Benito J., “Effects of ozone in surface modification and thermal stability of SEBS block copolymers”, Polymer Degradation and Stability, 95, 975-986, 2010.
[8] Blackwell R.I., Mauritz K.A., “Mechanical creep and recovery of poly (styrene?b?ethylene/butylene?b?styrene)(SEBS), sulfonated SEBS (sSEBS), and sSEBS/silicate nanostructured materials”, Polymers for advanced technologies, 16, 212-220, 2005.
[9] Daniel C., Hamley I., Mortensen K., “Effect of planar extension on the structure and mechanical properties of polystyrene-poly (ethylene-< i> co-butylene)-polystyrene triblock copolymers”, Polymer, 41, 9239-9247, 2000.
[10] Walker B.M., Rader C.P., Handbook of thermoplastic elastomers, Van Nostrand Reinhold, 1988.
[11] Qingle Z., Yongxin P., Demin J., “STUDY ON TOUGHENING OF UP WITH LIQUID RUBBERS”, POLYMERIC MATERIALS SCIENCE & CNGINEERING, 1998.
[12] Sierra C., Galan C., Fatou J., Parellada M., Barrio J., “Thermal and mechanical properties of poly (styrene-< i> b-ethylene-< i> co-butylene-< i> b-styrene) triblock copolymers”, Polymer, 38, 4325-4335, 1997.
[13] Morton M., Anionic polymerization: principles and practice, Academic press New York, 1983.
[14] Dufton P.W., Thermoplastic Elastomers Market, Smart Publications, 2001.
[15] Indukuri K.K., Lesser A.J., “Comparative deformational characteristics of poly (styrene-< i> b-ethylene-< i> co-butylene-< i> b-styrene) thermoplastic elastomers and cross-linked natural rubber”, Polymer, 46, 7218-7229, 2005.
[16] Zhao Y., “Structural changes upon annealing in a deformed styrene-butadiene-styrene triblock copolymer as revealed by infrared dichroism”, Macromolecules, 25, 4705-4711, 1992.
[17] Honeker C.C., Thomas E.L., Albalak R.J., Hajduk D.A., Gruner S.M., Capel M.C., “Perpendicular deformation of a near-single-crystal triblock copo

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید