• شماره ركورد
    25371
  • شماره راهنما
    CHE3 265
  • عنوان

    فوم هاي فوق آب گريز اصلاح سطحي شده با نانوكامپوزيت ‌پلي‌يورتان هاي پايه‌آبي حاوي تركيبات فلوئوردار: تهيه، شناسايي و جداسازي روغن/آب

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    شيمي - پليمر
  • دانشكده
    شيمي
  • تاريخ دفاع
    1404/06/31
  • صفحه شمار
    146 ص.
  • استاد راهنما
    عباس محمدي
  • كليدواژه فارسي
    فوم ‌پلي‌يورتان , ‌پلي‌يورتان آب پايه , فوق آبگريزي , تركيبات فلوئوره , اصلاح سطحي
  • چكيده فارسي
    اين پژوهش با هدف ارائه راهكاري كارآمد و اقتصادي براي جداسازي نفت و حلال‌هاي آلي از آب، به تهيه و بهينه‌سازي فوم‌هاي پلي‌يورتان فوق‌آبگريز پرداخته است. در اين مطالعه، فوم‌هاي پلي‌يورتان نرم با ساختار سلولي باز از مواد اوليه‌اي نظير تولوئن دي‌ايزوسيانات و پلي‌پروپيلن گلايكول سنتز شده و سپس به كمك روش غوطه‌وري، سطح آن‌ها با نانوكامپوزيت‌هاي حاوي تركيبات فلوئوردار اصلاح گرديد تا ويژگي‌هاي فوق‌آبگريزي و روغن‌دوستي بهبود يابد. از جمله آزمون‌هاي انجام‌شده جهت ارزيابي خواص فيزيكي و شيميايي، مي‌توان به تعيين زاويه تماس، تحليل وزن‌سنجي حرارتي (TGA)، ميكروسكوپي الكتروني روبشي (FESEM) و طيف‌سنجي XPS اشاره نمود. نتايج تجربي نشان داد كه فوم‌هاي اصلاح‌شده حتي پس از 50 چرخه استفاده متوالي، توانايي جذب بيش از 95 درصد از روغن و حلال‌هاي آلي را حفظ مي‌كنند؛ همچنين، اين فوم‌ها با چگالي تقريبي 100 كيلوگرم بر متر مكعب قادر به جذب روغن تا 55 برابر وزن خود بوده و در شرايط محيطي سخت از جمله دماهاي متغير، محيط‌هاي اسيدي، قليايي و شور عملكرد پايداري ارائه مي‌دهند. استفاده از سامانه خلاء ساده، امكان جداسازي پيوسته و انتخابي روغن از آب را فراهم ساخته است. علاوه بر نتايج عملكردي، تحليل‌هاي مورفولوژيكي و شيميايي نشان داد كه پوشش‌دهي سطح فوم با نانوكامپوزيت‌هاي پايه‌آب حاوي تركيبات فلوئوردار موجب ايجاد زبري ميكرو-نانو يكنواخت و چسبندگي قوي بين لايه‌ي پوششي و اسكلت پلي‌يورتان شد. اين ساختار دوگانه نقش مؤثري در افزايش زاويه تماس، كاهش انرژي سطحي و پايداري فوق‌آبگريزي فوم ايفا كرده است. نتايج آزمون‌هاي بازيافت نشان داد كه فوم‌ها پس از چندين چرخه جذب و فشردگي، بدون افت محسوس در ظرفيت جذب، قابليت استفاده‌ي مجدد دارند. اين يافته‌ها اثبات مي‌كند كه اصلاح سطح با رويكرد مبتني بر پراكنه‌هاي آب‌پايه، روشي پايدار و صنعتي براي توليد فوم‌هاي فوق‌آبگريز با عملكرد بلندمدت فراهم مي‌سازد. نوآوري اصلي اين پژوهش در استفاده از پلي‌يورتان آب‌پايه به عنوان جايگزيني مقرون‌به‌صرفه براي تركيبات گران‌قيمت مانند پلي‌دوپامين، كاهش تعداد مراحل ساخت و امكان اصلاح سطح به صورت ساده در مقياس صنعتي مي‌باشد. علاوه بر اين، عدم نياز به حلال‌هاي آلي در فرآيند سنتز، جنبه‌هاي زيست‌محيطي و ايمني را بهبود مي‌بخشد. فوم‌هاي تهيه‌شده علاوه بر خواص فوق‌آبگريزي، داراي خاصيت ضدميكروبي و نورگرمايي بوده كه اين ويژگي‌ها، دوام و كارايي آن‌ها را در شرايط عملي و محيط‌هاي پرچالش افزايش مي‌دهد. اين دستاوردها، امكان به كارگيري فوم‌هاي فوق‌آبگريز اصلاح‌شده در پاكسازي پساب‌هاي روغني و بازيابي نفت به صورت پيوسته را فراهم آورده و مي‌تواند گامي مؤثر در جهت حل مسائل زيست‌محيطي ناشي از آلودگي منابع آبي تلقي شود.
  • كليدواژه لاتين
    Polyurethane Foam , Waterborne Polyurethane , Superhydro‎phobicity , Fluorine-containing Compounds , Surface Modificatio
  • عنوان لاتين
    Superhydro‎phobic foams modified with waterborne polyurethane nanocomposites containing fluorinated compounds: Preparation, characterization, an‎d oil/water separation
  • گروه آموزشي
    شيمي پليمر
  • چكيده لاتين
    Given the escalating global deman‎d for access to clean water an‎d the mounting environmental concerns stemming from oil-contaminated wastewater, the treatment of these effluents has become a critical challenge. In this context, superhydro‎phobic foam technology has garnered significant attention due to its advantages, including the elimination of chemical additives to the effluent, low energy consumption, an‎d high efficiency. Polyurethane (PU) foams, characterized by their three-dimensional porous structure an‎d high absorption capacity, are recognized as a promising option for oil-water separation. However, challenges such as the complexity of the production process, insufficient stability of the hydro‎phobic properties, an‎d high costs have imposed limitations on their industrial application. In this research, flexible PU foams with an open-cell structure were synthesized using hydro‎phobic raw materials, namely toluene diisocyanate an‎d polypropylene glycol. Subsequently, the surface of these foams was modified with a PU nanocomposite via a dip-coating method to achieve stable superhydro‎phobicity. The properties of the fabricated foams, including thermal stability, mechanical strength, surface morphology, an‎d performance in oil/solvent-water separation, were eva‎luated using stan‎dard testing procedures. The results demonstrated that the modified foams retained a high absorption capacity of over 95% even after 50 consecutive cycles of use. These low-density foams (approximately 100 kg/m³) were capable of absorbing oils an‎d organic solvents up to 55 times their own weight an‎d exhibited stable performance under harsh environmental conditions (varying temperatures, acidic, alkaline, an‎d saline environments, an‎d water currents). Furthermore, the continuous an‎d selec‎tive separation of oil from water was enabled using a simple vacuum system. In addition to the performance results, morphological an‎d chemical analyses demonstrated that coating the foam surface with water-based nanocomposites containing fluorinated compounds created uniform micro-nano roughness an‎d strong adhesion between the coating layer an‎d the polyurethane skeleton. This dual structure played an effective role in increasing the contact angle, decreasing the surface energy, an‎d enhancing the superhydro‎phobicity stability of the foam. The recycling test results indicated that the foams are reusable after several absorption an‎d compression cycles without a noticeable decrease in their absorption capacity. These findings prove that surface modification with a water-dispersion-based approach provides a sustainable an‎d scalable method for producing long-term performing superhydro‎phobic foams. This study indicates that PU foams coated with a water-based nanocomposite represent a durable an‎d efficient option for the treatment of oily wastewater an‎d resource recovery on an industrial scale. Key achievements of this research include improved hydro‎phobic stability, simplified production process, the creation of antibacterial properties, an‎d enhanced flame resistance.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    150565
  • نويسنده

    دكترصفايي، اميرحسين