عنوان

عنوان رساله ساخت فیلم‌های متخلخل از کوپلیمرهای قطعه‌ای دوگانه‌دوست برپایه پلی‌استایرن تهیه شده توسط پلیمریزاسیون رادیکالی کنترل‌شده

IR

۴۱۵۳پ

فارسی

IR

عنوان رساله ساخت فیلم‌های متخلخل از کوپلیمرهای قطعه‌ای دوگانه‌دوست برپایه پلی‌استایرن تهیه شده توسط پلیمریزاسیون رادیکالی کنترل‌شده

[پایان‌نامه]

Fabrication of Porous Films from Amphiphilic Block Copolymers Based on Polystyrene Synthesized by Controlled Radical Polymerization

/کامران فروتنی

: مهندسی پلیمر

، ۱۳۹۹

۱۴۶ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

دکتری

مهندسی پلیمر

۱۳۹۹/۱۱/۰۱

صنعتی سهند

در این رساله غشاءهای ایزو- و نانو-متخلخل نامتقارن از کوپلیمرهای قطعه‌ای دوگانه‌دوست و یونی پلی‌استایرن قطعه پلی(آکریلیک اسیدPAA)-b-( (PS، با استفاده از روش خودهمگرایی و جدایش فازی القا شده توسط غیرحلال(SNIPS) ، ساخته شد .برای این منظور، ابتدا کوپلیمرهای مختلفی شاملPS ۲۷۵-PAA-b۱۵۵،PS ۵۶۰-PAA-b۱۵۵ وPS ۷۸۵-PAA-b۱۵۵( اعداد زیرنویس بیانگر درجه پلیمریزاسیون یا طول هر قطعه، محاسبه شده از طیف NMR H است) با توزیع وزن مولکولی باریک( ۱/۲) و به صورت هدفمند با استفاده از پلیمریزاسیون انتقال زنجیر افزایشی جدایشی بازگشت-پذیر (RAFT) سنتز شدند .در ادامه، تأثیر عوامل و شرایط مختلف بر فرآیندهای اصلی دخیل در روش SNIPS شامل تشکیل میسل، همگرایی میسل‌ها در محلول و حفظ شبکه منظم حاصل از همگرایی میسل‌ها در حین رسوب‌دهی غوطه‌وری، برای تهیه غشاءهای با ساختار مطلوب و عاری از مواد افزودنی، به ساده‌ترین شکل ممکن با استفاده از کوپلیمرهای سنتز شده، بررسی شد .اندازه‌گیری‌های آزمون پخش دینامیکی نور (DLS) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) حاکی از آن بود که شرط اولیه برای امکان‌پذیر شدن ساخت غشاءهای با حفرات سطحی یکنواخت، داشتن محلول حاوی میسل‌هایی با ابعاد مناسب است .در کل، ترکیبی از ویژگی‌های مناسب ساختاری و رئولوژیکی برای یک محلول ریخته‌گری جهت دستیابی به غشاءهایی با ساختار حفرات سطحی منظم و هم‌اندازه با میزان تخلخل زیاد مورد نیاز بود .میسل‌های با طول هاله (PS) کوتاه(PS ۲۷۵-PAA-b۱۵۵) منجر به تشکیل مزوساختارهایی با خصوصیات ساختاری مناسب در محلول ریخته‌گری شدند، درحالیکه ویژگی‌های رئولوژیکی آن از محلول‌های ریخته‌گری حاصل از دو کوپلیمر دیگر(PS ۵۶۰-PAA-b۱۵۵ وPS ۷۸۵-PAA-b۱۵۵) ضعیف‌تر بود .اندازه میسل‌ها و نحوه تشکیل آن‌ها همراه با ویژگی‌های محلول ریخته‌گری و در نتیجه، کیفیت ساختار غشاء نهایی تا حد زیادی به نسبت طولی قطعه PS به PAA وابسته بود .همگرایی مناسب میسل‌ها در محلول ریخته‌گری تحت تأثیر عواملی همچون انتخاب حلال( دی‌اکسان)، ماهیت تفکیک‌شوندگی قوی مابین قطعات کوپلیمرPAA )-b- PSمقدار N زیاد) و تنظیم بهینه مشخصه‌های ریخته‌گری مانند غلظت پلیمر، سرعت و مدت زمان تبخیر حلال بود .از تصاویر FESEM و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) به همراه اندازه‌گیری‌های DLS و آزمون پخش اشعه ایکس با زاویه کم (SAXS) از محلول برای مشخص نمودن همگرایی میسل‌ها در محلول با ساختار شش‌ضلعی نزدیک به هم (HCP) و همچنین چینش حفرات به صورت تقریبا شش‌ضلعی در لایه انتخابگر غشاء نهایی استفاده شد .در مرحله وارونگی فازی، یکنواختی و نظم حاصل از همگرایی میسل‌ها در محلول ریخته‌گری با بهره بردن از ویژگی بالا بودن نقطه انجماد حلال، حفظ شد .با وجود آنکه توزیع وزن مولکولی کوپلیمرهای سنتز شده برای تهیه ساختارهای ایزومتخلخل منظم، در محدوده مناسب و قابل قبول بودند( ۱/۲ آ) ، اما وجود اختلاف ناچیز مابین شاخص پراکندگی کوپلیمرها، نقش تعیین کننده‌ای را در نحوه تشکیل میسل، ویژگی‌های محلول‌های ریخته‌گری حاصل شده و ساختار غشاءهای نهایی داشت .به این ترتیب، غشاءهای ایزومتخلخل نامتقارنPAA -b- PSدر یک محدوده وسیع زمانی برای تبخیر حلال( ۴۰ تا ۱۲۰ ثانیه) با استفاده از غلظت‌های نسبتا کم از پلیمر( ۱۵ درصد وزنی) و پلیمرهایی با وزن مولکولی به اندازه کافی پایین( در حدود kg/mol ۷۰، به لحاظ استفاده در فرآیندSNIPS) ، به ساده‌ترین شکل ممکن با به کار بردن تنها یک حلال در تهیه محلول ریخته‌گری و استفاده از آب به عنوان غیرحلال، بدون هیچ‌گونه ماده افزودنی تهیه شدند .لایه نازک انتخابگر غشاءها( با ضخامت در حدود ۱۵۰ نانومتر) حاوی دانسیته زیاد(m ۱۰۱۴/۲ ‌[ ۳-۴ )]از حفرات هم‌اندازه و با قطر قابل تنظیم در محدوده زیر ۱۰ تا حدودا ۲۲ نانومتر دارای جهت‌گیری عمود بر سطح فیلم بودند .زیرلایه غشاءها نیز دارای ساختاری نامتقارن که غالبا متشکل از حفرات انگشت-گونه( با سهم ۶۶ درصدی از ضخامت کل غشاء) بر پایه یک لایه اسفنجی-شکل حاوی حفرات به هم پیوسته بودند .در میان غشاءهایPAA -b- PSساخته شده، بهترین عملکرد از دو منظر میزان تراوایی و پس‌دهی، مربوط به غشاء حاصل از کوپلیمرPS ۵۶۰-PAA-b۱۵۵ با غلظت ۱۵ درصد وزنی و زمان تبخیر حلال برابر با ۱۲۰ ثانیه بود که تراوش‌پذیری آب حدوداL/m ۲ .h.bar۲۵۰ و پس‌دهی پروتئین BSA تقریبا برابر با ۸۱ درصد را از خود نشان داد

1014 pores/m2) with adjustable and monodispersed pore-size in the range of sub-10 upto 22 nm, aligned perpendicular to the film surface. The asymmetric substructure of membranes also composed of a finger-like upper layer (66 of total thickness) and interconnected open pores at underneath. Among fabricated PS-b-PAA membranes, from the aspect of permeability and retention performance, the PS560-b-PAA155 membrane prepared from 15 wt solution with evaporation time of 120 s showed relatively higher water permeability of 250 (Lm-2h-1bar-1) and BSA retention of 81 . ‌ In the present thesis, asymmetric iso- and nano-porous membranes from ionic amphiphilic polystyrene-block-poly (acrylic acid) (PS-b-PAA) diblock copolymers were fabricated via self-assembly and nonsolvent induced phase separation (SNIPS) process. For this purpose, three different PS-b-PAA block copolymers including PS275-b-PAA155, PS560-b-PAA155 and PS785-b-PAA155 (The numbers at the subscript correspond to the degree of polymerization of the respective block, determined by 1H NMR), with narrow molecular weight destributins (? 1.2) were systematically synthesized by the sequential reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization. Afterwards, main effective factors in the SNIPS process, influencing on the PS-b-PAA micellization, micelles assembly and its maintenance during phase inversion, were identified and adjusted to prepare asymmetric isoporous membranes, without the aid of foreign additives and in the simplest possible way. Dynamic light scattering (DLS) measurements and field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM) micrographs revealed that the first condition for producing membranes with more uniform surface pores is the formation of micellar solutions with adequate micelle dimensions. Totally, a combination of both appropriate structural and rheological characteristics for the casting solution was necessary to achieve perfect membrane structures with ordered, high density and mono size-dispersed surface pores. Micelles with short PS- lengths (i.e. PS275-b-PAA155) led to the formation of mesostructures with adequate structural characteristics in the casting solution, whereas rheological characteristics were the worst (in comparison with PS560-b-PAA155 and PS785-b-PAA155 casting solutions). The micelle dimensions and the state of micellization along with casting solution characteristics and therefore, the final membrane structure all were almost dependent on PS/PAA blocks ratio. The well-ordered micelles assembly induced by the suitable selection of solvent (1,4-dioxane), strongly segregated characteristic of PS-b-PAA (high ?N) and proper adjustment of casting parameters including polymer concentration and solvent evaporation rate and time. FESEM and atomic force microscopy (AFM) images plus DLS measurements and solution small angle x-ray scattering (SAXS) analysis were applied to demonstrate the hexagonal close-packed (HCP) structure of micelles assembly and partially hexagonal arrangement of pores at the membrane selective-layer. The uniformity and regularity of the micelles assembly during phase inversion step was preserved by taking advantage of the high freezing point of solvent. Although dispersity (?) value of the synthesized block copolymers was in an acceptable limit (? 1.2) to form well-defined ordered isoporous structures, a slight difference in ? had a decisive role on micellization, casting solution characteristics and final membrane structures. Accordingly, asymmetric isoporous PS-b-PAA membranes prepared over a wide range of evaporation times (40 - 120 s) using relatively low polymer concentrations (15 wt ) and sufficiently low molecular weight polymers (? 70 kg/mol), in simplest possible way by utilizing a single solvent, water as coagulant and without any additives. The thin selective-layer of membranes (having ? 150 nm thickness) showed high pore density ([3-5]

ba

Fabrication of Porous Films from Amphiphilic Block Copolymers Based on Polystyrene Synthesized by Controlled Radical Polymerization

پلیمریزاسیون انتقال زنجیر افزایشی

جدایشی بازگشت‌پذیر

پلی‌استایرن

غشاءهای ایزومتخلخل نامتقارن

فرآیند خودهمگرایی و جدایش فازی القا شده توسط غیرحلال

RAFT, PS-b-PAA, Self-assembly, Asymmetric isoporous membranes, SNIPS

پلیمریزاسیون انتقال زنجیر افزایشی، جدایشی بازگشت‌پذیر، پلی‌استایرن، قطعه، پلی(آکریلیک اسید)، خودهمگرایی، غشاءهای ایزومتخلخل نامتقارن، فرآیند خودهمگرایی و جدایش فازی القا شده توسط غیرحلال

فروتنی، کامران

قاسمی، مرتضی، استاد راهنما

پورعباس، بهزاد، استاد راهنما

ایران

20230703

پلیمر ،۶۰۳۰۰ ،۱۳۹۹

ه‌دشل‌رتنک‍ ی‌لاکیدار ن‌ویسازیرمیلپ‍ طسوت‍ ه‌دش‍ ه‌یهت‍ ن‌ریاتسای‌لپ‍ ه‌یاپرب‍ ت‌سوده‌ناگود ی‌اه‌عطق‍ ی‌اهرمیلپوک‍ زا ل‌خلختم‍ ی‌اهم‌لیف‍ ت‌خاس‍ ه‌لاسر ن‌اونع‍.pdf

عادی

عادی

4153.pdf

p60300.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۴۱۵۳

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y