بررسیدینامیک فوم شدن ذرات کوپلیمر استایرن - متیل متاکریلات (St-MMA) سنتز شده به روش پلیمریزاسیون سوسپانسیونی
[پایاننامه]
/حمیدرضا عظیمی زنوزی
: دانشکده مهندسی پلیمر
، ۱۳۹۱
۱۴۸ ص
چاپی - الکترونیکی
کتابنامه در آخر پایان نامه
دکتری
مهندسی پلیمر
دانشگاه صنعتی سهند
در پایاننامه حاضر به بررسی دینامیک فوم شدن ذرات کوپلیمرMMA - St پرداخته شده و از نرمال پنتان و دی اکسیدکربن بعنوان عوامل پفزا استفاده گردید .پس از مقدمه و مروری بر مطالعات مرتبط با این تحقیق، به مباحث نظری و معادلات استفاده شده در زمینه محاسبات مربوط به حلالیت و نفوذپذیری عوامل پفزا در نمونههای پلیمری پرداخته شد .برای تهیه کوپلیمرMMA -St در سه ترکیب درصد از روش پلیمریزاسیون تعلیقی در یک راکتور ژاکتدار ناپیوسته با مقیاس آزمایشگاهی، استفاده گردید .به منظور مقایسه، ذرات پلیاستایرن و پلی متیل متاکریلات هم به روش مشابه سنتز شدند .سپس دستگاهها و روشهای بررسی کمی و کیفی نمونهها توضیح داده شدند .این روشها عبارتند از آزمون NMR که توسط آن مشخصات ساختاری کوپلیمرها تعیین شد، آنالیز گرماوزن سنجی (TG/DTA) که به کمک آن رفتار تخریب حرارتی نمونهها مشخص شد، آنالیز گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) که دماهای انتقال شیشهای کوپلیمرها نیز با استفاده از این روش بدست آمده و مقایسه گردیدند، روشهای رئومتری وکروماتوگرافی ژل تراوایی (GPC) که به منظور تبیین رفتار رئولوژیکی و محاسبه اوزان مولکولی عددی و وزنی کوپلیمرها و نیز شاخص پراکندگی استفاده شدند، میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) که برای مطالعه ساختارهای سلولی فومها استفاده شد، سامانه طراحی شده برای بررسی دینامیک فوم شدن نمونهها در شرایط مختلف عملیاتی، سامانه سنجش داده های فشار، حجم و دما (PVT) برای نمونهها و سامانه ترازوی تعلیقی مغناطیسی (MSB) به منظور محاسبه حلالیت و نفوذپذیری عامل پفزا در نمونههای پلیمری مورد استفاده قرار گرفتند .پس از تعیین مشخصات نمونههای کوپلیمری، آزمایشهای اولیه به منظور یافتن شرایط کمینه و بیشینه برای آغاز انبساط و چروکیدگی کوپلیمرها انجام گرفتند .در ادامه، به تفسیر و بررسی دقیق اثرات پارامترهای مختلف مانند مدت زمان تلقیح، دما و فشار تلقیح عامل پفزا در رفتار انبساط ذرات کوپلیمری در محدودههای عملیاتی بدست آمده پرداخته شد و مطالعات ساختار سلولی فومهای کوپلیمری در شرایط مختلف با استفاده از تحلیل تصاویر SEM انجام گردیدند .سپس با استفاده از سامانه آزمایشگاهی حلالیت و نفوذپذیری نرمال پنتان در نمونهها در شرایط مختلف و همچنین مقدار کمی پنتان مصرف شده در فرایند انبساط نمونهها، محاسبه شدند .در این آزمایش با افزایش واحدهای استایرن و فشار حلالیت و نفوذپذیری نرمال پنتان در نمونهها افزایش، در فشارهای پایینتر از ۴ بار برای کوپلیمر میانی(St۵۳-MMA۴۷) ، با افزایش دما حلالیت کاهش و در فشارهای بالاتر افزایش یافت .رفتار مشابهی نیز در مورد مقدار کمی پنتان مصرف شده در فرایند انبساط نمونهها مشاهده شد.در نهایت دادههای فشار- حجم و دما برای نمونهها با استفاده از دستگاهPVT ، محاسبه شده و با استفاده از معادله حالت سانچز-لاکمب و دادههای تجربی، پارامترهای مشخصه برای هر نمونه بدست آمدند .حلالیت دی اکسید کربن در کوپلیمرها در دما و محدوده فشار مشخص با استفاده از دستگاهMSB ، تعیین شده و با استفاده از برازش معادله مربوط به حل تحلیلی قانون دوم فیک و دادههای بدست آمده از دستگاه، میزان نفوذپذیری عامل پفزا درون نمونهها محاسبه شده و با یکدیگر مقایسه شدند .در این آزمون مشخص گردید که با افزایش فشار و مقدار واحدهای متیل متاکریلات در نمونه حلالیت و نفوذپذیری کربن دی اکسید افزایش پیدا میکند .همچنین با افزایش دما حلالیت کربن دی اکسید کاهش و نفوذپذیری آن افزایش مییابد .همچنین با در نظر گرفتن ارتباط بین ضریب نفوذپذیری عامل پفزا و حجم آزاد ویژه مطلق و تلفیق مدلهای ارائه شده توسطFujita ، Maeda وPaul ، مدلی پیشنهاد شد که مقادیر ضرایب نفوذ پذیری دوگانه عامل پفزا در نمونه پلیمری را با در دست داشتن پارامترهای مورد نیاز و انجام محاسبات لازم در هر شرایط دما و فشار، پیش بینی میکند .در ادامه مشخص گردید که مدل پیشنهادی تطابق مناسبی با داده های تجربی دارد