ارتقاي خواص پلياستايرن توليد داخل به کمک فناوري نانو
پژوهشگران دانشگاه صنعتي اميرکبير موفق به سنتز نانوكامپوزيت پلياستايرن با استفاده از پليمريزاسيون راديكالي انتقال اتم شدند.
مهندس حسين روغني ممقاني، دانشجوي دكتري مهندسي پليمر در دانشگاه صنعتي اميركبير، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد فناوري نانو گفت: «هدف از اين پژوهش، ارتقاي خواص پلياستايرن توليد داخل با كمترين امكانات لازم و بهرهوري از فناوريهاي نو و توليد گريدهاي جديد با كاربردهاي متفاوت بود».
وي افزود: «در اين كار از روش پليمريزاسيون راديكالي انتقال اتم (پليمريزاسيون زنده)، كه توانايي كنترل بالاي پليمريزاسيون را داراست، براي سنتز نانوكامپوزيت پلياستايرن استفاده کردهايم».
در اين پژوهش، براي تهيهي نانوكامپوزيت پلياستايرن، از دو نوع نانوكلي استفاده شده است. گونهي اول، نانوكلي داراي اصلاحكنندهي سازگار با استايرن و گونهي دوم، نانوكلي داراي اصلاحكنندهي حاوي باند دوگانه در انتهاي زنجيري است.
مهندس روغني دربارهي نتايج بررسيهاي صورت گرفته، گفت: «نمودار سينتيكي خطي رسم شده به کمک روش كروماتوگرافي گازي، نشان از طبيعت زندهي پليمريزاسيون و ميزان غلظت ثابت راديكال آزاد دارد. همچنين نمودار تغييرات متوسط عددي و وزني وزن مولکولي و شاخص پراكندگي با استفاده از روش كروماتوگرافي ژل تراوايي، بيانگر ماهيت زندهي پليمريزاسيون است. توزيع وزن مولکولي در مورد نمونهي نانوكامپوزيتي پهنتر بوده و با افزايش ميزان نانوذره، پهنتر گرديدهاست. اين در حالي است كه در مورد پليمرهاي اتصاليافته، وزن مولكولي بسيار كم و توزيع آن نيز پهنتر از گونههاي مشابه غير اتصاليافته است. همچنين در مورد همهي نمونهها شاخص پراكندگي با پيشرفت واکنش، باريکتر شدهاست. نتايج FTIR هم نشان از برهمكنش بين ذرات نانو و مونومر را دارد که باعث افزايش سرعت واكنش گرديدهاست. نتايج پراش پرتو ايكس هم نمايانگر ساختار پراكنشي حاصل از روش پليمريزاسيون درجا است».
او اضافه کرد: «تصاوير AFM توزيع مناسب لايههاي خاك رس در بستر پليمري را در نانوكامپوزيت اصلاحشده با اصلاح كنندهي غيراتصالي نشان داد. تصاوير TEM نيز پراكنش مناسب صفحات نانو در نانوكامپوزيت حاصل از روش درجا و همچنين ساختار لايهاي منظم در نانوكامپوزيت حاصل از روش اختلاط محلولي را نشان داد».
محقق پژوهش در رابطه با استفاده از اين روش در صنعت داخلي ابراز داشت: «با توجه به وجود صنعت مادر پتروشيمي و توليد پلياستايرن در پتروشيمي تبريز، افزايش خواص محصول توليدي در همان فرآيند ممكن بوده و نياز به تجهيزات بيشتري ندارد. لذا در كوتاه مدت ميتوان از پروژهي فوق در پتروشيمي تبريز بهرهبرداري كرد. در اين خصوص با پتروشيمي تبريز مذاكراتي هم انجام دادهايم».
گفتني است که با افزودن خاك رس علاوه بر كاهش قيمت پلياستايرن GPPS، خواص حرارتي آن، دماي تخريب و خواص مكانيكي محصول افزايش پيدا ميكند. سرعت تخريب حرارتي نيز كاهش مييابد. در مورد پلياستايرن انبساطي نيز نانوذرات، علاوه بر خواص ذکر شده، ميتوانند در كنترل انبساط حرارتي مفيد باشند.
مهندس روغني در پايان اظهار کرد: «با توجه به استفاده از روش پليمريزاسيون راديكالي انتقال اتم در اين پروژه، ميتوان گريدهايي به همگوني ساختار مولكولي بسيار بالا ارايه كرد. وقتي وزن مولكولي تمام زنجيرها يكسان باشد، يعني شاخص پراكندگي نزديك به 1 داريم و در پوششهاي سطوح، همگوني بسيار بالايي به دست ميآيد. همچنين به دليل عاملدار بودن انتهاي زنجير در اين روش به آساني ميتوان به بحثهاي كوپليمريزاسيون پرداخت. كوپليمريزاسيون قطعهاي كه با روش راديكال آزاد (مورد استفاده در پتروشيمي تبريز) قابل تهيه نيست با اين روش به آساني به دست ميآيد. لذا به نظر ميرسد با اين روش در واحد ABS نيز بتوان به گريدهاي جديد فكر كرد».
جزئيات اين پژوهش -که در قالب پاياننامهي کارشناسي ارشد آقاي حسين روغني ممقاني با راهنمايي دكتر وحيد حدادي اصل (استاد دانشگاه صنعتي اميركبير) و مشاورهي دكتر محمد نجفي (استاديار پژوهشگاه صنعت نفت) انجام شدهاست- در مجلهي Polymer Composites (جلد 31، صفحات 1837-1829، سال 2010) منتشر شدهاست.