فایل پایان نامه : دانلود پایان نامه ارشد رشته شیمی آلی : نانو آمیزه های جدید از کو پلی (اتر- اورتان) با الگوی نرم – سخت

با عنوان : نانو آمیزه های جدید از کو پلی (اتر- اورتان) با الگوی نرم – سخت

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاداسلامی واحد دامغان          

دانشکده علوم پایه

گروه شیمی

پايان‌نامه جهت اخذ درجه ­كارشناسي­ ارشد(M.Sc.)

(گرايش آلی)

نانو آمیزه های جدید از کو پلی (اتر- اورتان) با الگوی نرم – سخت – نرم و تیتانیای اصلاح سطحی شده

استاد راهنما:

دکتر حسين بهنيافر

استاد مشاور:

دکتر شعبانزاده

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

پیش­گفتار                                              

  امروزه بهره گیری از پلیمرها به اندازه­ای رایج شده كه می­توان گفت بدون بهره گیری از آن­ها بسیاری از نیازهای روزمره ما مختل خواهد گردید. هنگامی كه تركیبات آلی در دمای بالا حرارت داده می­شوند، به تشكیل تركیبات آروماتیک تمایل پیدا می­كنند. پس می­توان نتیجه گرفت كه پلیمرهای آروماتیک بایستی پیش روی دماهای بالا مقاوم باشند. انواع وسیعی از پلیمرها كه واحدهای تكراری آروماتیک دارند، در سال­های اخیر توسعه و تكامل داده شده­اند. پلیمرهای مقاوم حرارتی به پلیمرهایی گفته می­شوند كه در دمای بالا بكار برده می­شوند. از آنجا كه مقاومت حرارتی تابعی از انرژی پیوندی می باشد، وقتی دما به حدی برسد كه باعث گردد پیوندها گسیخته شوند، پلیمر از طریق انرژی ارتعاشی شكسته می­گردد. پس پلیمرهایی كه دارای پیوند ضعیفی هستند در دمای بالا قابل بهره گیری نیستند و از بكار بردن مونومرها و همچنین گروه­های عاملی كه باعث می­گردد این پدیده تشدید گردد، بایستی خودداری كرد. تأثیرات متقابلی كه بین زنجیرهای ماکرومولکولی هست، ناشی از تأثیرات متقابل قطبی- قطبی و پیوند هیدروژنی می باشد كه باعث بالا رفتن مقاومت حرارتی در پلیمرها می­شوند. این قبیل پلیمرها بایستی قطبی و دارای عامل­هایی باشند كه پیوند هیدروژنی را به وجود آورند، مانند: پلی­ایمیدها و پلی­یورتان­ها [1،2].

1-2- نانو­ذره­های TiO2

     عمده ترین مصرف تیتانیوم در صنایع به دو صورت فلزی و ­تیتانیوم­­دی­اکسید می باشد. شکل فلزی آن به دلیل معضلات تهیه و خالص­سازی، مصرف چندانی ندارد. اما در عوض مصرف اکسید آن بصورت تیتانیوم­دی­اکسید در صنعت کاربرد بسیار گسترده­ای دارد. به طوری که ۹۰ درصد از صنایع مصرف­کننده­ی اکسید­تیتانیوم هستند. امروزه فلز تیتانیوم به عنوان یک فلز مهم در موتور و ساختمان داخلی هواپیما­ها، موشک­ها، جت­ها، ماشین­های نساجی، وسایل­ شیمیایی، وسایل جراحی، وسایل نمک­زدایی، وسایل ارتوپدی، ساخت زیردریایی­ها، دستگاه­های خنک کننده­ی نیروگاه­های اتمی و حرارتی و دهها مورد دیگر کاربرد دارد. همچنین تیتانیوم­دی­اکسید در صنایع سرامیک، پلاستیک، کاغذ و الکترونیک کاربرد دارد. مصرف این ماده در کشورهای پیشرفته تقریباً ۱۰ برابر کشورهای در حال توسعه می باشد. از 3 دهه­ی اخیر تاکنون به علت سمی نبودن و قدرت انعکاس بالا، از تیتانیوم­دی­اکسید به عنوان رنگدانه­های سفید در کرم­ها و پودر­های آرایشی، فتوکاتالیست­ها و غشا­ها و… کاربرد داشته می باشد [کِن و همکاران[1] 2011]. تیتانیوم­دی­اکسید با نام­های تیتانیوم IV اکسید یا تیتانیا شناخته می­گردد، دارای فرمول شیمیایی TiO2 می باشد ]3،4[. تیتانیوم­دی­اکسید پودر سفید رنگی می باشد. همانطور که گفته گردید مصرف عمده­ی آن در صنایع رنگ­سازی به عنوان رنگ دانه­ی سفید می­باشد. زمانی که به عنوان رنگدانه مورد بهره گیری قرار می­گیرد به نام­های تیتانیوم سفید، رنگدانه­ی سفید، و CI77891 هم خوانده می­گردد. تمام خصوصیات تیتانیوم­دی­اکسید نیز در نانو تیتانیوم­دی­اکسید هست. با این تفاوت که اندازه­ی ذرات آن بسیار کوچک­تر می باشد. از این رو قابلیت و اثر­کنندگی بیشتری دارد. زیرا که به واسطه­ی کوچک بودن اندازه­ی

ذرات، سطح تماس بیشتر می­گردد و کارآیی افزایش می­یابد. پس، زمانی که اندازه­ی ذرات TiO2 به مقیاس نانو افزایش می­یابد، فعالیت فتو­کاتالیستی می­تواند افزایش یابد زیرا که مساحت سطح موثر افزایش می­یابد. در سال­های اخیر ذرات ریز تیتانیوم­دی­اکسید موضوع پژوهش­ها­ی وسیع شیمیدان­ها، فیزیکدان­ها و زیست شناسان­ قرار گرفته می باشد. زیرا خصوصیات جالبی مانند: اکسید­کنندگی قوی، خاصیت شیمیایی خنثی و قابلیت پایداری نوری در بلند مدت را دارا می باشد. تیتانیوم­دی­اکسید به صورت، آمورف و در سه فاز بلوری آناتاز1 روتایل[2] و بروکلیت[3] پیدا نمود می­گردد ] 5،6،7[ .

از بين اين سه فاز، فاز روتايل پايدارتر می باشد و دو فاز ديگر يعنى آناتاز و بروكيت در اثر حرارت به روتايل تبديل مى شوند. هر دو فاز آناتاز و روتایل داراى شکاف انرژى هستند و فعاليت نورى دارند. مقصود از فعاليت نورى، توليد گروه­هاى راديكالى در سطح، تحت تابش نور خورشيد می باشد. شکاف انرژی در فاز آناتاز حدود 3/2 الکترون ولت می باشد به همین جهت می­­تواند نور فرابنفش را جذب کند. از این خاصیت می­توان به عنوان جاذب نور فرابنفش در کرم­های ضدآفتاب بهره گیری نمود [آفیونی و همکاران1 2011].. در شكل 1-1 (الف-ج) فاز­هاى ساختارىآناتاز، روتايل و بروكيت دیده می­گردد]8،9،10 [ .

دو خاصیت مهم نانوتیتانیوم­دی­اکسید که در زندگی امروز آن را به ماده­ای مفید تغییر داده می باشد، خواص فتوکاتالیستی و فوق آب­دوستی آن می باشد. از این دو خاصیت برای تصفیه­ی آب و فاضلاب، حذف آلودگی هوا، سرعت بخشیدن به واکنش­های فتوشیمیایی مانند تولید هیدروژن بهره گیری می­گردد. خاصیت فتوکاتالیستی نانوتیتانیوم­دی­اکسید به این شکل می­باشد: نانوتیتانیوم­دی­اکسید در برخورد با مولکول­های آلوده­کننده­ی آب، هوا و خاک که به­گونه معمول مولکول­های آلی­کربنی هستند، آنها را تجزیه می­کند و به مواد غیرآلی، آب و آنیون­های معدنی بی­ضرر تبدیل می­کند. خاصیت آب­دوستی زیاد تیتانیوم­دی­اکسید نیز ارتباط تنگاتنگی با خاصیت فتوکاتالیستی آن دارد. خاصیت فوق آب­دوستی آن باعث پدیده­ی خودتمیزشوندگی می­گردد ]11 [.

به همین علت لایه ای نازک از تیتانیوم­دی­اکسید را روی سطح شیشه، کاشی و بعضی از ظروف می­نشانند تا مانع از کثیف شدن آنها شوند [زهانگ و همکاران1 2012]. نانو TiO2 با داشتن ويژگى­هاى ممتاز، بيشتر از

نيمه رساناهايى زیرا CdS و Fe2O3 و ZnO در تخريب فتوكاتاليستى با نيمه رسانا­ها در رفع آلاينده­ها مورد

بهره گیری قرار مى­گيرد. فتوكاتاليست از دو بخش­”فتو”­و­”كاتاليست” تشكيل شده، كه فتو معرف نوردهى و كاتاليست بيانگر فرآيندى می باشد كه سرعت واكنش انتقال شيميايى را براى مواد شركت كننده، بدون توقف واكنش افزايش مى­دهد. همانطور که گفته گردید، در سال­هاى اخير بهره گیری از نيمه رساناها به عنوان فتوكاتاليست براى تخريب آلودگى­هاى آلى بسیار فراوان شده می باشد]12،13 [ .

       به علت ويژگى­هاى نورى و الكتريكى، قيمت پايين، فعاليت فتوكاتاليستى بالا، ثبات شيميايى، غير سمى بودن، فراوانى و در دسترس بودن و عدم فرسايش و خوردگى پیش روی نور از تيتانيا به عنوان فتوكاتاليست رايج بهره گیری مى­گردد ]کریمی و میرجلیلی 1388]] 14[. فتوکاتالیست­ها می­توانند در تصفیه­ی آب، هوا و پساب­ها­ی شیمیایی مورد بهره گیری قرار گیرند. به علاوه فتوکاتالیست­ها در معرض نور ماورابنفش می­توانند باکتری­ها و ویروس­ها را از بین ببرند. خواص خود تمیزشوندگی، ضدباکتری و تجزیه­ی آلاینده­ها محدوده­ی وسیعی را برای کاربرد این مواد در حوزه­های مختلف فراهم کرده می باشد]15 ،16 [ .

             یکی از کاربردهای دیگر نانوتیتانیوم­دی­اکسید که از خاصیت آب­دوستی آن استفاد می­گردد، خاصیت ضدمه­گرفتگی آن می باشد. مه­گرفتگیِ سطح شیشه و آیینه وقتی اتفاق می­افتد که بخار آب سرد روی این سطح می­نشیند و قطره­های آب تشکیل می­گردد. روی یک سطح فوق آب­دوست قطره­های آب تشکیل نمی­گردد

در­واقع، یک فیلم نازک آب به­گونه یکنواخت روی سطح تشکیل می­گردد. این فیلم نازک مانع از مه­گرفتگی می­گردد. وقتی سطح به حالت فوق­آب­دوست برود برای چند روز یا یک هفته حالت خود را بدون تغییر نگه می­دارد. پس، می­توان انواع مختلف شیشه، آیینه، عینک را با این فناوری ضدمه نمود]17 [ .

       در شکل­های زیر (1-2)، (1-3)، (1-4) و (1-5)، نانو­ذره­های تیتانیوم­دی­اکسید به کمک واکاوی­های FT-IR، TGA، XRD و SEM مورد مطالعه قرار گرفته می باشد]18،19 [ .

همان­گونه که در طیف بدست آمده از واکاوی  FT-IRمشاهده می­گردد، پیک Cm-1 536 مربوط به ارتعاش کششی Ti-O-Ti می باشد، شکل 1-2.      

– نانو کامپوزیت ها

امروزه نانو کامپوزیت ها در مقایسه با پلیمر های مشابه خالص و کامپوزیت های متداول به دلیل داشتن خواص میکانیکی ، فیزیکی و شیمیایی مطلوب تر ،کاربرد وسیعی در زمینه های مختلف صنعتی و تحقیقاتی یافتند.نانو کامپوزیتهای پلیمری نسل جدیدی از مواد هستند که شامل یه ماتریس پلیمری و درصد کمی از یک تقویت کننده نانو متری هستند .تقویت کننده نانو متری به علت داشتن نسبت طول به قطر زیاد ، ابعاد بسیار کوجک و میان سطح بسیار بالا در مقایسه با تقویت کننده های معمولی باعث بهبود خواص پلیمر می گردد . وزن کمتر قطعات نهایی در مقایسه با کامپوزیت های معمولی ، استحکام میکانیکی بالاتر ، مقاوت بالا در برابر نفوذ گازها و بخارات ، سطح ظاهری بهتر ،فرایند پذیری راحتر و تحمل حرارتی بالاتر ، از ویژگی این مواد می باشد . از طرف دیگر نانو کامپوزیت ها به دلیل داشتن خواص میکانیکی مناسب نسبت به مواد پلیمری مشابه ، دارای طول عمر بالاتر بوده و لذا معضلات زیست محیطی مربوط به پسماند آنها نیز کاهش می- یابد]20،21 [ .

کامپوزیت ها به ماده مرکبی اطلاق می گردد که از دو یا چند فاز مشخص تشکیل شده ، به نحوی که فازها به صورت مجزا ،خواص کاملا متفاوتی با یکدیگر داشته باشند . هدف از تهیه کامپوزیت ها ، تقویت یکی از فازهای تشکیل دهنده این مواد می باشد]22 [ . به فاز تقویت شده اصلاحا فاز ماتریس (فاز زمینه یا پیوسته ) و به فاز تقویت کننده ، فاز ناپیوسته گفته می گردد . کامپوزیت های زمینه پلیمری که در آن فاز زمینه ،ماده پلیمری می باشد ،مانند مهمترین دسته های کامپوزیت ها به شمار می طریقه]23 [. کامپوزیت های زمینه پلیمری از نظر نوع فاز تقویت کننده به سه گروه کامپوزیت های لیفی ، پودری و سطحی تقسیم می شوند .ائر کامپوزیت های لیفی ، فاز تقویت کننده از رشته های کوتاه یا بلند الیاف تشکیل شده و در کامپوزیت های پودری ،این فاز به صورت پودر یا ذرات ریز می باشد .با وجود کارایی مطلوب فناوری کامپوزیت ها در تهیه مواد با خلوص مطلوب در اغلب موارد مواد کامپوزیتی پاسخگوی نیازهای صنعتی نبوده اند]24 [ . در سال های اخیر پژوهشگران دریافتند که چنان چه مواد را بتوان مواد را با مقیاس کوچکتر تهیه نمود ،پیوندهایی که ماده با ابعاد کوچکتر با فاز اطراف خود مستقر می کند، به مراتب قوی تر از مقیاس بزرگتر می باشد]25 [ . بر اساس شاخه جدیدی از کامپوزیت ها به نانو کامپوزیت ها ، ارایه و توسعه یافته می باشد . نانو کامپوزیت ها ماده مرکبی می باشد که حداقل یکی از فاز های تشکیل دهنده آن دارای ابعاد نانو (بین 1 تا 100 نانو متر ) باشد . نانو کامپوزیت ها در مقایسه با سایر کامپوزیت ها ، به دلیل داشتن خواص فزیکی ، میکانیکی و شیمیایی مطلوب تر ،کاربرد های وسیعتری دارد .بعضی از کاربرد های این مواد عبارتند از : صنایع هوانوردی ، اتومبیل سازی ، لاستیک ، ارتباطات ،صنایع شیمیایی ، متالوژی ، داروسازی ، بهداشت و علوم بیولوژیکی و فناوری انرژی]26 [ .

بهبود ویژگی نانو کامپوزیت ها در مقایسه با پلیمر های خالص ( به ویژه بهبود خواص مکانیکی ) از دیدگاهای مختلف قابل توجه می باشد . از دیدگاهای زیست محیطی ، نانو کامپوزیت ها به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی مطلوب تر نسبت به مواد پلیمری مشابه خالص ، دارای طول عمر و زمان مصرف بلند مدت بوده و از رو معضل ضایعات و دور ریز این مواد و به دنبال آن ، معضلات زیست محیطی آن کاهش می یابد]27 [ .

1-4- خواص و کاربرد های نانو کامپوزیت زمینه پلیمری                                                                

با در نظر داشتن خواص متنوع نانو کامپوزیت های پلیمری ، علت های زیادی را میتوان برای کسترش نانو کامپوزیت های پلیمری نام برد .اولین دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی آنهاست . نانو کامپوزیت های پلیمری عموما داراد

استحکام بالا ، وزن کم ، پایداری حرارتی بالا ، رسانای الکتریکی بالا و مقاومت شیمیایی بالایی هستند . دیگر عوامل موثر در توسعه نانو کامپوزیت های پلیمری و افزایش تحقیقات در این زمینه ، کشف نانو لوله های کربنی در سال 1991 میلادی می باشد .استحکام و خواص الکتریکی نانو لوله های کربنی به گونه قابل ملاحظه ای با نانو لایه های گرافیک و دیگر مواد پر کننده تفاوت دارد]28 [. از دیگر کاربرد نانو کامپوزیت های پلیمری پوشش مقاوم به سایش ، پوشش مقاوم به خوردگی ، پلاستیک های رسانا ،حسگرها ، آستر های مقاوم در دما بالا و غشاهای جداسازی گازها و سیالات نفتی می باشد

1-4-1- انواع نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری                                                                                    

1-4-1-1- حاوی نانو ذرات                                                                 

نانو ذرات بیشترین کاربرد را به عنوان ماده تقویت کننده در نانو کامپوزیت ها دارند . اضافه کردن ذراتی هم زیرا سلیکا ، ذرات فلزی و نیز بعضی ذرات آلی و غیر آلی دیگر ، به ماده زمینه باعث افزایش و بهبود استحکام کششی و مدول الاستیک ماده زمینه می گردد .با کاهش اندازه ذرات موجود در نانو کامپوزیت های پلیمری در ابعاد نانومتری ، خواص فیزیکی ، میکانیکی ، نوری و غیره در کامپوزیت ها بهبود می یابد .با جاسازی ذرات نانومتر شیشه در پلیمر ها میتوان نانو کامپوزیت هایی با شفافیت بالا معروف به نانو کامپوزیت های نورد تولید نمود . از این گروه میتوان به پوشش های اپوکسی حاوی نانو ذرات که توانایی جذب اشعه ماورا بنفش رادارد تصریح نمود]29 [ .

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

تعداد صفحه :91

قیمت : چهارده هزار و هفتصد تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :        ———-        serderehi@gmail.com