طراحي و ساخت ذرات ژانوس بر پايه ي PS/PLA به روش جدايي فازي آلياژ و بررسي عوامل موثر بر ريزساختار

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پليمر

دكتري

ذرات ژانوس به عنوان ذرات كلوئيدي غير هموژن تشكيل شده از دو جزء با آبدوستي متفاوت، به دليل نشان دادن فعاليت بين سطحي بالا در سالهاي اخير توجه زيادي را به خود جلب كرده¬اند. اين پژوهش به بررسي نقش حلال (تولوئن، دي¬كلرومتان و مخلوط هر دو) و جرم ملكولي پلي¬استايرن و پلي(لاكتيك اسيد) بر ريزساختار ذرات ژانوس حاصل از جدايي آلياژ مي‌پردازد. روش تبخير حلال از امولسيون به علت انعطاف پذيري و همچنين قابليت توليد ذرات در مقياس بالا، روشي مناسب براي توليد ذرات پليمري¬است. با اين وجود تمايل به تشكيل ريزساختار هسته-پوسته به جاي ژانوس به ويژه با افزايش اختلاف آبدوستي پليمرها همواره يكي از مشكلات پيش روي اين روش بوده¬است. از مدلسازي¬هاي تئوري و داده محور براي پيش بيني ريزساختار و همچنين كمك به درك اثر جدايي فازي بر ريزساختار استفاده شد. مدلهاي داده محور با دقت بيش از 90% موفق به پيش¬بيني ريزساختار شدند. به منظور كنترل جدايي فازي در زوج پليمر پلي‌استايرن و پلي‌(لاكتيك اسيد) با تمايز آبدوستي بالا، با تغيير شاخصهاي نوع حلال و جرم ملكولي پليمرها كه تاثير قابل ملاحظه¬اي بر سينتيك و ترموديناميك جدايي فازي درون قطرات امولسيون دارند، تلاش شد تا بتوانيم ريزساختار ذرات را در جهت دستيابي هر چه بيشتر به آرايش ژانوس كنترل نماييم. نتايج نشان داد كه استفاده از حلال تولوئن منجر به تشكيل ذرات با ريزساختار ژانوس مي‌شود در حاليكه در حضور حلال دي‌كلرومتان ذرات تمايل بيشتري به تشكيل ساختار هسته-پوسته نشان مي¬دهند. همچنين، با افزايش درصد پلي (‌لاكتيك اسيد) در سامانه حاوي تولوئن و افزايش درصد پلي¬استايرن در سامانه حاوي دي‌كلرومتان، گروه جديدي از ذرات درشت¬تر با ريزساختاري متفاوت شكل گرفتند. علاوه بر اين، با استفاده از تركيب هر دو حلال و افزايش نسبت دي‌كلرومتان به تولوئن، ريخت‌شناسي از نوع ژانوس به سمت هسته-پوسته تغيير پيدا كرد. همچنين ارتباط محكمي بين ويژگيهاي فيزيكي حلال و تشكيل ريخت‌شناسي¬هاي سينتيكي و ديناميكي مشاهده شد. بررسي تاثير جرم ملكولي بر ريزساختار ژانوس نيز نشان داد كه به طور كلي با كاهش جرم ملكولي يك يا هر دو پليمر، به علت كاهش تنش بين سطحي دو پليمر تمايل پلي(لاكتيك اسيد) به پوشاندن پلي¬استايرن افزايش مي¬يابد كه منجر به كاهش تعادل ژانوس(نسبت حضور فازها در سطح ذرات) از 2/0 به 1/0 و همچنين تغيير ريزساختاربخشي از ذرات به سمت ذرات وصله اي و هسته-پوسته مي¬شود. استفاده از حلال¬ها و جرم ملكول¬هاي مختلف موجب توليد ذرات با قطر ميانگين از 1 تا 26 ميكرون شد. علاوه بر اين، خودآرايي ذرات ژانوس و هسته-پوسته نيز مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان داد ذرات ژانوس داراي تعادل ژانوس نزديك به يك، ساختار آرايش يافته¬ي دوبعدي به شكل يك تك لايه¬ي پيوسته ايجاد مي‌كنند در حاليكه ساير ذرات به صورت تجمعات نامنظم خوشه¬اي ديده مي‌شوند. به‌طور كلي، نتايج اين پايان‌نامه راهكاري موثر را جهت توليد ذرات ژانوس با تمايز شيميايي بالا، به سيله¬ي كنترل ريزساختار و خودآرايي ذرات پليمري از طريق انتخاب استراتژيك حلال و جرم ملكولي پليمرها، ارائه مي‌دهد.

225176

بسپارش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان