شبيه‌سازي ديناميكي دانه‌درشت (Coarse-grained) رفتار جدايي فازي آميخته PVDF و PMMA

كارشناسي ارشد

امروزه طراحي و ساخت غشاءهايي با حداقل گرفتگي در هنگام استفاده از آن‌ها، يكي از اهداف مهم صنعتگران در دهه اخير محسوب مي‌شود كه توجه تعداد زيادي از محققان را به خود جلب كرده است. در همين راستا در اين پروژه سعي شده است با استفاده از شبيه‌سازي مولكولي (MD) و دانه‌درشت (Coarse-graind) رفتار جدايي فازي و آب‌دوستي آميخته‌هاي پلي وينيليدين فلورايد (PVDF) و پلي متيل متاكريلات اصلاح‌شده با زوج‌يون (m-PMMA) موردبررسي و ارزيابي قرار گيرد. به‌منظور آب‌دوست كردن آميخته، از پيوند زدن زوج‌يون پلي]2-(متاكريلوي لوكسي) اتيل دي متيل–(3-سولفوپروپيل) آمونيوم هيدروكسايد[(PMEDSAH) به PMMA استفاده گرديد. براي استفاده از شبيه‌سازي ديناميك ذره اتلافي (DPD)، پارامتر برهمكنش فلوري هاگينز (χ) از روش MD بين پليمرها و زوج‌يون به دست آمد. سپس با استفاده از روش DPD مورفولوژي نهايي مدل هاي مختلف آميخته ها در مدت زمان 500 نانوثانيه بدست آورده شد. همچنين به‌منظور بررسي ميزان امتزاج‌پذيري PVDF و M-PMMA از تابع توزيع شعاعي (RDF) و پارامتر توزيع دانسيته استفاده شد. به‌منظور بررسي آب‌دوستي آميخته‌هاي پليمري مدل شده، آزمايش زاويه تماس قطره آب بر سطح انجام شد. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان داد آميخته‌هايي با تركيب درصد M-PMMA بيشتر از 50% وزني، بيشترين امتزاج‌پذيري و پراكندگي فازي را در آميخته دارند. همچنين به‌منظور استفاده در غشاء مطلوب مدل شده، بيشترين ميزان آب‌دوستي و امتزاج‌پذيري از PMMA اصلاح‌شده با 5 درصد زوج‌يون مشاهده گرديد. همچنين با افزايش ميزان زوج‌يون به بيش از 5 درصد در ساختار M-PMMA پراكندگي فازي كاهش يافت و تجمع فازي M-PMMA در آميخته‌ها مشاهده گرديد. به صورت كلي اضافه كردن PMMA به PVDF باعث بهبود آبدوستي آميخته و عدم جدايش فاز آن شد. همچنين اضافه كردن زوج‌يون به آميخته نيز به خاطر داشتن بارهاي مثبت و منفي و همچنين آبدوستي شديد خود، باعث كاهش شديد زاويه تماس قطره آب با آميخته شد. البته اضافه كردن زوج‌يون به آميخته‌ها باعث ايجاد پديده جدايش فاز در آن‌ها گرديد.

192070

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سوسا جوان نيكخواه

مهندسي پليمر

دكتر محمدرضا مقبلي