شماره ركورد
25296
شماره راهنما
CHE2 938
عنوان
بررسي اثر هم افزايي حلالهاي اتكتيك عميق (DESs) بر پايه آمينو اسيد والين به عنوان OBS و هيدروتالسيت به عنوان افزودنيهاي محيط دوستانه بر خواص گرمايي و مكانيكي پلي وينيلكلريد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي- شيمي پليمر
دانشكده
شيمي
تاريخ دفاع
1404/06/31
صفحه شمار
129 ص .
استاد راهنما
فاطمه رفيع منزلت
كليدواژه فارسي
پليوينيلكلريد (PVC) , پايداركنندهحرارتي سبز , حلال اتكتيك عميق (DES) , LDH اصلاحسطحشده با PEG , LDH اصلاحسطحشده با جفامين , نرمكننده
چكيده فارسي
PVC يكي از پر مصرفترين پليمرها به شمار ميرود. پردازش PVC در دماهاي بالا انجام ميشود، اما اين پليمر نسبت به دماي بالا حساس است و با از دست دادن گاز HCl تخريب ميشود. در نتيجه نياز به استفاده از پايداركنندههاي حرارتي وجود دارد. از طرفي PVC خالص به دليل برهمكنشهاي دوقطبي دوقطبي، بين پيوندهاي قطبي كربن-كلر در زنجيرههاي پليمري مجاور، يك پليمر ذاتاً سفت و شكننده است، در نتيجه براي ايجاد خواص انعطافپذيري در كاربردهاي بسياري نياز به افزودن نرمكننده وجود دارد. در اين پژوهش حلال اتكتيك عميق (DES) والين:اوره معرفي شد و خواص پايداركنندگي حرارتي آن در PVC توسط آزمونهاي پايداري حرارتي كنگو (40.76 دقيقه پايداري)، تغيير رنگ ظاهري آون (تغيير رنگ بعد از 30 دقيقه به قهوهاي)، طيفسنجي UV-Vis DRS (جذب حدوداً 5.5 درناحيه طول موج 311 تا 419 نانومتر) و TGA ( شروع تخريب مرحله اول در دماي 184.51درجه سانتيگراد)مورد تأييد قرار گرفت و سازوكاري براي پايداركنندگي آن ارائه شد. از طرفي براي نمونه PVC حاوي3phr از DES، 2تقريباً درجه كاهش ميزان دماي Tg و براي نمونه PVC حاوي25phr از DES، تقريباً 42 درجه كاهش ميزان دماي Tg نسبت به نمونه PVC خالص، در آزمون DMTA مشاهده شد كه نشاندهنده اين است كه DES ميتواند به عنوان يك كمك نرمكننده نيز استفاده شود. در نتيجه ميتوان از DES والين:اوره به عنوان يك افزودني با عملكردي دوگانه ياد كرد.
در ادامه براي بهبود پخش LDH در بستر PVC و افزايش عملكرد پايداركنندگي آن، با استفاده از PEG و جفامين، سطح LDH اصلاح شد و به ترتيب LDH-P و LDH-J نام گذاري شدند. آزمونهاي پايداري حرارتي، تأثير مثبت اصلاح سطح LDH با PEG ( 17.59دقيقه پايداري كنگو) و با جفامين ( 23.01دقيقه پايداري كنگو) را اثبات كرد.
براي مشاهده اثر همافزايي دوتايي، از تركيبهاي DES و LDH، DESو LDH-P، DES و LDH-J و DES و روياستئارات در PVC استفاده شد. با بررسي آزمونهاي پايداري حرارتي مشخص شد كه اين همافزاييها نتيجه خوبي در پايدار كردن PVC دارند. همچنين با اضافه كردن ميزان ثابتي از روياستئارات به نمونههاي حاوي DES و LDH، DESو LDH-P، DES و LDH-J اثر همافزايي سهتايي اين افزودنيها بررسي شد. كه نتايج بسيار خوبي را در آزمونهاي پايداري حرارتي كنگو، تغيير رنگ ظاهري آون، طيفسنجي UV-Vis DRS و TGA نشان دادند، به طوري كه رنگ نمونه سهتايي DES، LDH-J و روياستئارات به مدت 55دقيقه در آزمون تغيير رنگ ظاهري آون، تغيير نكرد. ايجاد كردن پايداري حرارتي خوب اين همافزاييها به دليل داشتن چندين سازوكار براي پايدارسازي حرارتي نظير تشكيل نمك آمونيوم با گاز HCl، به دام انداختن گاز HCl، جايگزيني كلر حساس و پيوندهاي هيدروژني ميباشد كه به طور مفصل هر كدام بررسي شد.
همچنين براي بررسي اثر ميزان استفاده از اين افزودنيها، نمونههاي حاوي دو مقدار متفاوت 3 و 1.5 phr از اين پايداركنندهها تهيه شدند و نتايج بدست آمده مورد مقايسه قرار گرفتند. در ادامه با بررسي آزمونهاي سختي سنجي و كشش به بررسي خواص مكانيكي نمونههاي ذكر شده، پرداخته شد. كه بيشترين چقرمگي(2.95 ژول بر سانتيمترمكعب) براي نمونه حاوي LDH-J مشاهده شد.
كليدواژه لاتين
Poly Vinyl Chloride(PVC) , Green Thermal Stabilizer , Deep Eutectic Solvent(DES) , PEG-modified LDH , Jeffamine-modified LDH , Co-plasticizer
عنوان لاتين
Investigating the synergic effect of deep eutectic solvents (DESs) based on Valine amino acid as OBS and hydrotalcite as environmentally friendly additives on the thermal and mechanical properties of polyvinyl chloride
گروه آموزشي
شيمي پليمر
چكيده لاتين
PVC is considered one of the most widely used polymers. The processing of PVC is carried out at elevated temperatures; however, this polymer is sensitive to high temperatures and undergoes degradation through the loss of HCl gas. Consequently, the use of thermal stabilizers is required. Moreover, pure PVC is inherently rigid and brittle due to dipole–dipole interactions arising from the polar carbon–chlorine bonds in adjacent polymer chains. Therefore, to impart flexibility for many applications, the addition of plasticizers is necessary. In this study, the deep eutectic solvent (DES) Valine:Urea was introduced, and its thermal stabilizing properties in PVC were confirmed through Congo red thermal stability testing (40.76 minutes of stability), oven discoloration testing (color change to brown after 30 minutes), UV-Vis DRS spectroscopy (an absorption of approximately 5.5 in the wavelength range of 311–419 nm), and TGA analysis (onset of the first degradation stage at 184.51 °C). A mechanism for its stabilizing action was also proposed. Furthermore, in the DMTA test, for the PVC sample containing 3 phr of DES, an approximately 2 °C reduction in Tg was observed, and for the PVC sample containing 25 phr of DES, an approximately 42 °C reduction in Tg was recorded compared to the pure PVC sample. This indicates that the DES can also function as a plasticizing aid. Therefore, the Valine:Urea DES can be regarded as an additive with dual functionality. Subsequently, to improve the dispersion of LDH within the PVC matrix and enhance its stabilizing performance, the surface of LDH was modified using PEG and Jeffamine, which were designated as LDH-P and LDH-J, respectively. Thermal stability tests confirmed the positive effect of LDH surface modification with PEG (17.59 minutes of Congo red stability) and with Jeffamine (23.01 minutes of Congo red stability).
To investigate the effect of binary synergistic interactions, combinations of DES and LDH, DES and LDH-P, DES and LDH-J, and DES and zinc stearate were incorporated into PVC. Analysis of the thermal stability tests indicated that these synergistic systems yielded favorable results in stabilizing PVC. Furthermore, by adding a constant amount of zinc stearate to the samples containing DES and LDH, DES and LDH-P, and DES and LDH-J, the ternary synergistic effects of these additives were examined. These systems demonstrated excellent performance in Congo red thermal stability tests, oven discoloration tests, UV-Vis DRS spectroscopy, and TGA analysis. Notably, the color of the ternary DES/LDH-J/zinc stearate sample remained unchanged for 55 minutes in the oven discoloration test. The excellent thermal stability obtained from these synergistic systems is attributed to the presence of multiple thermal stabilization mechanisms, including ammonium salt formation with HCl gas, trapping of HCl, substitution of labile chlorine atoms, and hydrogen bonding interactions, each of which was examined in detail.
Additionally, to evaluate the effect of additive dosage, samples containing two different amounts—3 phr and 1.5 phr—of these stabilizers were prepared, and the resulting data were compared. Subsequently, hardness and tensile tests were carried out to examine the mechanical properties of the aforementioned samples. The highest toughness (2.95 J/cm³) was observed for the sample containing LDH-J.
تعداد فصل ها
3
فهرست مطالب pdf
149680
نويسنده