روبشی …………………………………………………………62
شکل4- 1- واکنش احتمالی اصلاح نشاسته توسط مالئیک انیدرید 66
شکل4- 2- طیف FTIR مربوط به (الف) نشاسته، (ب) MTPS و (ج) TPS 67
شکل4- 3- الگوی پراش اشعه ایکس برای (الف) نشاسته، (ب) TPS و (ج) MTPS 69
شکل4- 4- منحنی تنش-کرنش SEPS و آمیزههای با ترکیب درصد مختلف از نشاسته 70
شکل4- 5- نمودار استحکام کششی بر حسب درصد نشاسته 72
شکل4- 6- نمودار مدول یانگ بر حسب درصد نشاسته 73
شکل4- 7- نمودار کرنش تا پارگی بر حسب درصد نشاسته 74
شکل4- 8- عکسهای SEM برای (الف)MTPS%10SEPS/، (ب) MTPS%30SEPS/، (ج) MTPS%40SEPS/ و (د) MTPS%50SEPS/ 76
شکل4- 9 توزیع اندازه فاز MTPS 78
شکل4- 10- منحنیهای مدول ذخیره و اتلاف بر حسب دما نمونههای (الف) SEPS، (ب) SEPS/50%TPS و (ج) SEPS/50%MTPS 81
شکل4- 11- منحنی Tan? آمیزههای SEPS، SEPS/50%TPS و SEPS/50%MTPS در محدوده دمایی C°120- تا C°150 82
شکل4- 12- منحنی تغییرات مدول ذخیره نمونههای SEPS، SEPS/50%TPS و SEPS/50%MTPS با دما 83
شکل4- 13- ریزنگار (الف) آمیزه SEPS/10%MTPS، (ب) SEPS/10%TPS، (ج) SEPS/30%MTPS و (د) SEPS/30%TPS 84
شکل4- 14- استحکام کششی آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS در مقابل درصد نشاسته 86
شکل4- 15- کرنش در شکست آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS در مقابل درصد نشاسته 87
شکل4- 16- مدول ذخیره آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS در مقابل درصد نشاسته 87
شکل4- 17- درصد افت وزن آمیزههای SEPS/MTPS با زمان در آزمون زیست تخریب پذیری در لجن فعال 89
شکل4- 18- درصد افت وزن آمیزههای SEPS/MTPS با درصد MTPS پس از گذشت 60 روز از قرار گرفتن در محیط لجن فعال 90

فهرست جدولها
جدول1- 1- خواص کاربردی الاستومرهای گرمانرم. 8
جدول1- 2- کاربردهای تجاری و رایج برای الاستومرهای گرمانرم مختلف. 9
جدول1- 3- شکل، اندازه، ترکیب شیمیایی و برخی دیگر از خصوصیات نشاسته در منابع گیاهی مختلف. 20
جدول1- 4- درصد آمیلوز و آمیلوپکتین در سه نوع نشاسته ذرت، مانیوک و سیب زمینی. 27
جدول2- 1- مقایسه خواص پلی هیدروکسی بوتیراتها با پلیمرهای مرسوم. 32
جدول2- 2- مقایسه خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمرهای زیست تخریب پذیر و مصنوعی. 34
جدول2- 3-نتایج مقایسه آزمون کشش قبل و بعد آزمون کشت قارچ. 41
جدول3- 1- ترکیب درصد اجزاء در آمیزهها 61
جدول4- 1- خواص مکانیکی آمیزهها با ترکیب درصد مختلف از نشاسته 73
جدول4- 2- اندازه حفرات MTPS در آمیزههای SEPS/MTPS 80
جدول4- 3- دمای انتقال شیشهای SEPS، SEPS/50%TPS و SEPS/50%MTPS. 84
جدول4- 4- نتایج آزمون کشش آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS 87
جدول4- 5- درصد افت وزن آمیزهها پس از هر دوره ی زمانی مشخص شده در آزمون زیست تخریب پذیری در لجن فعال 91

چکیده
امروزه استفاده از نشاسته در صنایع بسته بندی و ساخت محصولات زیست تخریب پذیر اهمیت زیادی پیدا کرده است. در این تحقیق اصلاح شیمیایی نشاسته ذرت طبیعی به منظور بهبود فرآیند پذیری توسط واکنش نشاسته گرمانرم (TPS) با مالئیک انیدرید (MA) در مخلوط کن داخلی صورت گرفت. نشاسته گرمانرم مالئیک دار شده (MTPS) برای تهیه آمیزههای SEPS/MTPS با ترکیب درصدهای 10، 30،40 و50 درصد وزنی از MTPS در مخلوط کن داخلی مورد استفاده قرار گرفت. اصلاح شیمیایی نشاسته با استفاده از آزمون FTIR تایید شد. درجه استخلاف (DS) MTPS نیز با استفاده از تیتراسیون محاسبه گردید. خواص مکانیکی، مورفولوژی، دینامیکی – مکانیکی و زیست تخریب پذیری آمیزههای SEPS/MTPS مورد ارزیابی قرار گرفت و با خواص آمیزههای SEPS/TPS مقایسه شد. اصلاح شیمیایی نشاسته سبب باز شدگی نواحی بلوری MTPS در مقایسه با نشاسته ذرت طبیعی و نفوذ بهتر SEPS در MTPS نسبت به TPS شد. این نتایج به ترتیب توسط آزمونهای الگوی پراش اشعه X (XRD ) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ثابت شد. باز شدگی لایههای بلوری MTPS، بهبود خواص مکانیکی آمیزههای SEPS/MTPS نسبت به SEPS/TPS را نتیجه داد. زیست تخریب پذیری آمیزههای SEPS/MTPS با ترکیب درصدهای 10، 30، 40 و 50 در صد وزنی از MTPS توسط قرار دادن آنها به مدت دو ماه در لجن فعال بررسی شد. نتایج نشان داد 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.

فصل اول

مقدمه
در این فصل به تشریح الاستومرهای گرمانرم استایرنی و نشاسته به عنوان دو ماده اصلی به کار رفته در این مطالعه میپردازیم.
الاستومرهای گرمانرم1 (TPE)
الاستومرهای گرمانرم گروهی از کوپلیمرها یا ترکیب فیزیکی از پلیمرها (معمولاً پلاستیک و لاستیک) هستند که از موادی هم با خواص گرمانرمی و هم با خواص لاستیکی تشکیل شده است. الاستومرهای گرمانرم موادی منعطف با مدول پائین هستند که در دمای اتاق قابلیت کشیده شدن حداقل تا دو برابر طول اولیهشان را داشته و بعد از رها شدن تنش نیز به طول تقریبی اصلی خود باز میگردند. مواد TPE علاوه بر استفاده در شکل اولیه خود، به طور گسترده برای اصلاح خواص گرمانرمهای سخت از جمله بهبود استحکام ضربهای آنها نیز به کار میروند. این مسئله برای محصولات به شکل ورق و ترکیبات قالبگیری عمومی کاملاً معمول است. شش نوع اصلی TPE میتواند به دو دسته عمومی کوپلیمرهای دستهای یا ترکیبات الاستومر/ گرمانرم و آمیزهها طبقه بندی شوند. در حال حاضر شش گروه موجود از الاستومرهای گرمانرم تجاری عبارتند از[1]:
کوپلیمرهای دستهای استایرنی2 (SBC)
پلی اولفینهای گرمانرم3 (TPO)
آمیزههای الاستومری که خود به دو دسته، ولکانیزه شده‌های گرمانرم4 (TPV) و لاستیک‌های فرآیندپذیر مذاب5 (MPR) تقسیم بندی میشوند.
پلییورتانهای گرمانرم6 (TPU)
کو پلیاسترها7 (COPE)
کو پلیآمیدها8 (COPA)
اختلاف اساسی بین الاستومرهای گرماسخت9 و الاستومرهای گرمانرم در نوع پیوندهای عرضی موجود در ساختارشان است. در حقیقت اتصالات عرضی یک عامل بسیار مهم ساختاری به حساب میآید که به بهرهمندی از خواص الاستیک بالا کمک میکند. اتصال عرضی در پلیمرهای گرماسخت، پیوندی کووالانس عرضی بین زنجیرهاست که در طول فرآیند ولکانش ایجاد میشود و یا اتصال عرضی در الاستومر گرمانرم، در اثر پیوندی دو قطبی یا هیدروژنی تشکیل میشود و ایجاد پیوند کووالانس در یکی از فازها رخ میدهد[2, 3].
برای این که یک ماده به عنوان الاستومر گرمانرم شناخته شود باید دارای سه ویژگی اساسی باشد:
(الف) قابلیت کشیده شدن تا کرنشهای مناسب و بازگشت به حدود نزدیک به شکل اولیه بعد از حذف تنش.
(ب) قابلیت فرآورش در دمای بالا به صورت مذاب.
(ج) عدم خزش قابل توجه.
الاستومرهای گرمانرم با روشهای مشابهی که برای سایر مواد گرمانرم همچون پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن یا پلی‌وینیل کلراید مورد استفاده قرار می‌گیرند، مثل اکستروژن، قالبگیری تزریقی، قالبگیری فشاری، قالبگیری دمشی و شکل دهی حرارتی10 فرآیند می‌شوند[4]. از طرف دیگر، خواص یک TPE، مشابه با خواص یک لاستیک معمولی همچون لاستیک طبیعی11 (NR)، لاستیک استایرن بوتادین12 (SBR) یا اتیلن پروپیلن دی‌ان منومر13 (EPDM) می باشد.
ساختار فازی[5]
بیشتر مواد TPE اساساً سامانههای دوفازی هستند. معمولاً در دمای محیط، یک فاز سخت است و فاز دیگر الاستومری میباشد. این ترکیب از ویژگیها میتواند با حضور همزمان بخشهای لاستیکی نرم و دارای توانایی بالا برای منبسط شدن که دمای انتقال شیشهای پائینی دارند، و بخشهای سخت با قابلیت بلوری شدن که دارای توانایی کمتری برای منبسط شدن هستند و مقدار Tg بالاتری دارند ایجاد میشود. خواص TPE، کمتر توسط ترکیب شیمیایی آنها و بیشتر توسط رفتار مورفولوژیکی آنها تعیین و مشخص میشود. شکل 1- 1 ترکیب فازی پلیمر سخت/ الاستومر و ترکیب فازی پلیمر سخت/ الاستومر که در آن فاز الاستومری به طور دینامیکی ولکانیزه شده است را نشان میدهد. اغلب فازها به طور شیمیایی از طریق پلیمری شدن دستهای یا پیوندی به یکدیگر متصل میشوند. بخشهای نرم و سخت باید به طور ترمودینامیکی با یکدیگر سازگاری داشته باشند، به صورتی که در یکدیگر نفوذ و رخنه نکنند و به شکل فازهایی مستقل عمل کنند. فاز سخت به TPE استحکام میبخشد و اتصالات عرضی فیزیکی فرآهم میکند. بدون آن فاز الاستومری آزاد خواهد بود تا تحت تنش جریان یابد و ماده فوق عملاً غیر قابل استفاده میباشد. فاز الاستومری، انعطافپذیری و خاصیت ارتجاعی را برای سیستم ایجاد میکند. نسبت وجود بخشهای نرم و سخت، تعیینکننده سختی و مدول الاستیک TPE میباشد. طبیعت شیمیایی قسمتهای نرم روی رفتار کشسان و انعطافپذیری در دمای پائین TPE تأثیر میگذارد. قسمتهای سخت که دارای پیوندهای عرضی فعال هستند، تعیینکننده مقاومت حرارتی، استحکام و رفتار تورمی ماده فوق میباشد.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه رایگان با موضوع الاستومرهای، گرمانرم، استایرنی

شکل1- 1- سمت راست: ترکیب فازی پلیمر سخت/ الاستومر و سمت چپ: ترکیب فازی پلیمر سخت/ الاستومر که در آن فاز الاستومری به طور دینامیکی ولکانیزه شده است[6].

در تغییرات مدول خمشی در دامنه وسیعی از دما برای الاستومرهای گرمانرم نشان داده شده است. در این نمودار سه ناحیه مشخص وجود دارد:
در دماهای بسیار پایین که زیر انتقال شیشهای فاز الاستومری است، هر دو فاز سخت و شکننده هستند. بالاتر از دمای Tg، فاز الاستومری نرمتر شده و ماده خاصیت کشسان از خود نشان میدهد و شبیه لاستیک ولکانیزه شده عمل میکند. هنگامی که دما افزایش مییابد، مدول نسبتاً ثابت میماند (ناحیه مسطح)، تا جایی که فاز سخت، نرمتر یا ذوب میشود. در این نقطه ماده مثل یک گرانرو عمل میکند. واضح است که محدوده دمای سرویس دهی بین Tg فاز الاستومری و Tg یا Tm فاز سخت قرار میگیرد. بنابراین اغلب کمترین دمای سرویسدهی بالاتر از Tg الاستومر و بیشترین دمای سرویسدهی، پائینتر از دمای Tg یا Tm فاز سخت خواهد بود.
مزایا و معایب [5]
الاستومرهای گـرمانرم نسبت به الاستومرهای گرمـاسخت متداول دارای مزایایی می‌باشند. از جملـه آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
فرآیندپذیری ساده‌تر همراه با مراحل کمتر. مواد TPE به سادگی گرمانرمها فرآیند میشوند که معمولاً هم کارآمدتر و کم هزینهتر است.
زمان ساخت کوتاهتر و در نتیجه هزینه تمام شده کمتراست. زمان قالبگیری مواد TPE معمولاً با ثانیه اندازه‌گیری شده، در حالی که زمان قالبگیری و ولکانش یک لاستیک گرماسخت با دقیقه تعیین میشود. بنابراین در این حالت بهره‌وری تجهیزات فرآیندی به میزان زیادی بهبود می‌یابد.

شکل1- 2-تغییرات مدول خمشی الاستومرهای گرمانرم با دما [5]
مرحله آمیزه سازی یا وجود ندارد و یا کوتاه است. چرا که اکثر مواد TPE کاملاً آمیزهکاری شده و آماده برای قالبگیری هستند.
امکان استفاده مجـدد از ضایعـات. ضایعـات حاصل از لاستیکهای گرماسخت اغلب قابل استفاده نیست. ولی با آسیاب مجدد ضایعات TPE می‌توان قطعاتی تولیدکرد که دارای خواصی مشابه با ماده اولیه هستند.
مصرف انرژی کمتر به علت چرخه قالبگیری کوتاهتر و فرآیندپذیری آسانتر.
کنترل کیفیت بهتر و رواداری نزدیکتر به قطعه ساخته شده به علت فرمولاسیون و فرآیند سادهتر.
هزینه کنترل کیفیت پائینتر به دلیل تکرار پذیری در تولید و ثبات خواص رزینهای TPE.
از آنجا که بسیاری از الاستومرهای گرمانرم دارای چگالی کمتر از ترکیبات لاستیک های معمولی هستند، اغلب از قیمت تمام شده کمتری برخوردارند.
معایب مواد TPE در مقایسه با مواد لاستیکی معمول عبارتست از:
ذوب شدن در دماهای بالا. این خصیصه ذاتی، کاربر

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید