نانوکامپوزیت های رسانا بر پایه پلیمر با غلظت های بالای نانوپلاکت های گرافن

Conductive nanocomposites based on polymer with high concentrations of graphene nanoplatelets

چکیده

چکیده تصویری

مقدمه

تجربی

مواد

روش ها

تعیین مشخصات

نتایج و بحث

نتیجه گیری

منابع

چکیده

     در سال های اخیر چگالی توان ابزارهای الکترونیکی به تدریج افزایش پیدا کرده است، از این رو نیاز ضروری برای سیستم های رسانای الکتریکی کارامد بیشتر شده است. از یک منظر، یک استراتژی امیدوار کننده برای افزایش رسانایی الکتریکی کامپوزیت های پلیمری، ساخت و ایجاد شبکه¬ های بهم پیوسته سه بعدی از نانو صفحات گرافن است. به سبب تنوع تجاری نانوصفحات گرافن، برخی پژوهشگران نیاز به غلظت های بیشتر از این نانوصفحات را گزارش کرده اند. هدف از این پژوهش توسعه نانوکامپوزیت هایی با قابلیت رسانایی الکتریکی مبتنی بر غلظت های بالا نانوصفحات گرافن(به عنوان مثال 12.5 و 25 درصد وزنی) و پلیمرهای متداول(به عنوان مثال پلی استایرن(PS) و آکریلونیتریل بوتادین استایرن(ABS)) است. علاوه بر این، اثرات غلظت های بالا نانوصفحات گرافن بر روی خصوصیات مکانیکی، رئولوژیکی و مورفولوژیکی نانوکامپوزیت ها بررسی شده است. نتایج نشان دادند که نانوصفحات گرافن به طور مستقیم در ویسکوزیته مختلط و همچنین در خصوصیات مکانیکی-دینامیکی ماتریس های پلیمری اثرگذار هستند. با افزودن نانوصفحات گرافن، افزایش قابل توجهی در رسانایی الکتریکی حجمی هر دو ماتریس پلیمری ذکر شده مشاهده و اثبات شد. با وجود این که ماتریس های پلیمری به عنوان مواد عایق عمل می ¬کنند، نانوکامپوزیت هایی که شامل 25 درصد وزنی از نانوصفحات گرافن باشند برای هر دو ماتریس پلیمری(PS و ABS) به عنوان نیمه رسانا عمل می کنند. با این حال، خصوصیات مکانیکی مقاومت کششی و مقاومت ضربه، به دلیل افزایش سفتی نانوکامپوزیت ها به شدت کاهش پیدا می کند. این نتایج حاکی از قابلیت بالقوه استفاده از نانوکامپوزیت ها با میزان بالایی از نانوصفحات گرافن، احتمالا به عنوان جایگزینی برای مواد نیمه رسانای متداول در صنعت الکترونیک است، البته به شرط این که خصوصیات مکانیکی مورد نیاز عملکرد پایینی داشته باشند.

تجربی
مواد
     در این پژوهش، از پلیمرهای PS(polystyrene, grade N1921, Innova, Brazil ) و ABS(acrylonitrile butadiene styrene, grade GP-22, Ineos Styrolution, Germany) استفاده شد. نانو صفحات گرافن(NPG) با ضخامت 6 تا 8 نانومتر، عرض 5 میکرومتر، مساحت سطح 120 m2g-1 و تعداد لایه های بین 20 تا 40 از شرکت Strem Chemicals(آمریکا) تامین شد. میزان کربن، اکسیژن و اسید باقی مانده عرضه شده توسط سازنده به ترتیب 99.5%، 1% و 0.5% بود.

روش ها
     به منظور توسعه کامپوزیت ها، 40 گرم پلیمر(PS یا ABS) در دمای 180 درجه سانتی گراد و میزان گشتاور 100 دور بر دقیقه(rpm) تا ذوب کامل مواد به یک رئومتر گشتاوری اضافه شد. با ذوب شدن پلیمر، NPG با غلظتی مشخص و دمای 180 درجه سانتی گراد و میزان گشتاور 100rpm به مخلوط اضافه شد و این فرایند تا همگن شدن کامل مخلوط ادامه پیدا کرد( میانگین زمان اختلاط 30 دقیقه می باشد). کامپوزیت ها در یک آسیاب چاقویی(Knife mill)( Marconi Equipment, Algodoal, Brazil ) آسیاب شدند. کامپوزیت های آسیاب شده در قالب هایی فلزی(به ابعاد mm379 × 165 × 3) قرار گرفته و سپس در دستگاه ترموپرس(Schulz, Brazil) به مدت 2 دقیقه در دمای 180 درجه سانتی گراد و نیرویی 10 تنی شکل گرفتند.

     سپس قالب های فلزی به دستگاه cooling press() منتقل شده و به مدت 2 دقیقه تحت نیرویی 8 تنی قرار گرفتند. در ادامه صفحات ایجاد شده بر اساس ابعاد نمونه های مناسب برای آنالیز تقسیم شدند. نمونه های پلیمری خالص به منظور اهداف مقایسه ای، تحت فرایندی مشابه قرار گرفتند.

     نامگذاری مناسب برای تشخیص نمونه های ترکیب شده با پلیمرهای مورد استفاده و NPG اتخاذ شد. به عنوان مثال، ABS/NPG25 به کامپوزتی شامل ترکیب 75 درصد وزنی(m/m) از پلیمر ABS به همراه 25 درصد وزنی(m/m) از NPG اطلاق می شود.

لایه های بیوکامپوزیت کیتوزان عملکردی تقویت شده با نانوفیبریل سلولزی

Cellulose nanofibril reinforced functional chitosan biocomposite films

چکیده
1- مقدمه
2- روشهای تهیه پراکنه و تعیین مشخصات
3- نتایج و بحث
4- نتیجه گیری
منابع

چکیده

کیتوسان بعلت خواصی مثل زیست تخریب پذیری، سازگاری با محیط زیست و تجدپذیری، اخیراً به شدت مورد توجه محققان قرار گرفته است. ولی ویژگیهای مکانیکی ضعیف فیلمهای کیتوسان، کاربرد آنها را در مقیاس وسیع محدود ساخته است. در این کار، یک استراتژی آمیزشTEMPO ، بین CNF اکسید شده (TOCN) و کیتوسان برای ساخت فیلمهای نانوکامپوزیت به منظور اصلاح مشخصات بیومکانیکی و حفظ زیست سازگاری آنها توسعه یافته است و فیلمهای نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان، تراگسیل نوری عالی (> 85%) و استحکام کششی بسیار بالای 235 MPa نشان داده اند. سازگاری خوب زنجیره های TOCN و کیتوسان، پراکنش خوب تجمعات کیتوسان و وجود دامنه های بلورین محکمTOCN ، دلایل اصلی بهبود مقاومت مکانیکی فیلمهای کامپوزیت هستند. این فیلمها مشخصات زیست تطبیق پذیری خوبی بر مبنای نتایج ارزیابی فعالیت سلولی نشان داده اند؛ همچنین این فیلمها به مدت بیش از 6 ماه میتوانند بدون هیچگونه تجزیه قابل توجهی در بافر PBS پایدار بمانند. فیلمهای نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان با این ویژگیهای عالی در پزشکی کاربرد چشمگیری پیدا کرده اند.

2- روشهای تهیه پراکنه و تعیین مشخصات
2-1- تهیه CNF اکسیدشده به روش اکسایش TEMPO
روش مشروح ساخت نانوفیبریلهای سلولز (CNF) در مطالعات پیشین توصیف شده است [31, 32]. بطور مختصر باید گفت که روش اکسیداسیون TEMPO اولین بار برای اکسید کردن خمیر کاغذ (Nordic AB) بکار رفت و سپس NaClO_2 در یک بافر استات برای اکسیداسیون بیشتر خمیر کاغذ جهت حذف لیگنین باقیمانده احتمالی استفاده شد. سرانجام فیبرهای خمیر کاغذ اکسیدشده از یک همگن ساز پُرفشار عبور داده شدند تا نانوفیبریلهای اکسید شده با TEMPO (TOCN) را بسازند. TOCN حاوی محتوای کربوکسیلاتی حدود 1 mmol/g و بار منفی با پتانسیل-ζ برابر با -71mV است. غلظت TOCN حدود 0.8 w% است.

2-2- تهیه پراکنه کیتوسان
در این کار، کیتوسان بسیار خالص (110kDa و حدود 75% استیل زدایی شده) از فروشگاه سیگماآلدریچ (سوئد) خریداری شد. یک محلول کیتوسان (1 wt%) از طریق انحلال پودر کیتوسان (10 g) با استیک اسید (2 wt% در آب دیونیزه) تهیه شد تا 1000ml محلول با PH نهایی 4 بدست آید. سپس این محلول برای حذف ذرات نامحلول، از یک صافی عبور داده شد.

2-3- تهیه فیلمهای کامپوزیت
پراکنه های کیتوسان بصورت قطره قطره به پراکنه TOCN با برش بوسیله یک دستگاه Ultra-Turrax با سرعتی حدود 10000 rpm اضافه شدند. توجه کنید که سرعتهای برش دیگری نیز بکار میروند اما زمان برش-اختلاط ممکن است متفاوت باشد. غلظت هم-پراکنه TOCN/ کیتوسان حدود 0.1 wt% بدست آمد. فرایند برش-اختلاط به مدت 5-2 دقیقه حفظ شد تا زمانیکه هیچ TOCN انباشته ای در هم-پراکنه مشاهده نگردید. سپس هم-پراکنه پس از خشک کردن سریع، با کمک دستگاه Rapid-Kothen در خلاء فیلتر شد. کیک مرطوب به شکل ساندویچ درون روکشهای فلزی بافته قرار گرفت تا گرما بصورت سریع و یکنواخت منتقل گردد. کاربرد این روش در آزمایشگاه آسان است ولی احتمالاً در مقیاس صنعتی، پیچیده خواهد بود. یک ایده نوآورانه باید توسعه یابد تا بتوان مستقیماً از یک میکسر داخلی [33, 34] یا یک اکسترودر دومارپیچی [35, 36] استفاده کرد. علامتگذاری نمونه های فیلم نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان بصورت مخفف بر مبنای درصد این دو مولفه بیان میشود: مثل T20C80 (20wt% از TOCN مخلوط شده با 80 wt% از کیتوسان)، T40C60 (40 wt% از TOCN مخلوط شده با 60 wt% از کیتوسان).

نظارت EPR بر پلیمریزاسیون آنیلین: سینتیک و مکانیسم واکنش

EPR monitoring of aniline polymerization: Kinetics and reaction mechanism

چکیده
1 مقدمه
2 تجربی
1-2 مواد و روش ها
2-2 مطالعه سینتیک پلیمریزاسیون آنیلین
3 نتایج و بحث
1-3 ملاحظات نظری سینتیک واکنش و مکانیزم پلیمریزاسیون اکسایشی مشتقات آنیلین
2-3 انتگرال گیری از معادله سینتیک بدست آمده برای پلیمریزاسیون اکسایشی مشتقات آنیلین
3-3 طیف های EPR پلی آنیلین و بررسی سینتیک پلیمریزاسیون آنیلین
4-3 تغییر مرتبه غلظت آنیلین
5-3 تاثیر دما روی سرعت پلیمریزاسیون آنیلین
4 نتیجه گیری
منابع

چکیده

در این مقاله امکان استفاده از اسپکتروسکوپی EPR برای نظارت بر غلظت پلی آنیلین و کنترل سینتیک واکنش پلیمریزاسیون آنیلین بررسی می شود. اندازه گیری پارامترهای سینتیکی در دماهای مختلف و غلظت های اولیه متفاوت مواد شیمیایی انجام می شد. در تمامی موارد واکنش خودکاتالیزوری مشاهده شد. مشخص شد که درجه اکسیداسیون کاتالیستی پلی آنیلین از مرتبه 1 به مرتبه 2 تغییر می کند و در نتیجه باعث کاهش غلظت مونومر می شود. یک رویکرد جدید برای محاسبه معادله سرعت پلیمریزاسیون اکسایشی آنیلین و مشتقات آن با در نظر گرفتن جذب فیزیکی و شیمیایی مونومرها پیشنهاد می شود و مکانیزم این واکنش نیز بررسی می شود.

1مقدمه

ترکیبی از رسانایی الکتریکی عالی [1]، پایداری شیمیایی و حرارتی بالا [2-4] باعث شده تا سنتز، خواص [5,6]، کاربرد پلی آنیلین و مشتقات آن [7-9] بطور گسترده مطالعه شود. درک مکانیزم سینتیک پلیمریزاسیون یکی از مهم ترین نکات برای یافتن رابطه بین خواص ماکرومولکول ها و شرایط سنتز آنها است. اگرچه مکانیزم سنتز بسیاری از پلیمرها بررسی شده است ولی ماهیت رشد زنجیر مولکولی در پلیمریزاسیون اکسایشی توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است [10]. اخیرا ماهیت هسته های فعال پلیمریزاسیون اکسایشی آمین های آروماتیک بررسی شده است و ته نشینی رادیکال ها [11]، کاتیون ها [12-14] و کاتیون های رادیکالی [15-17] بعنوان گزینه های جایگزین درنظر گرفته شده اند. فعالیت زیاد مونومرها با ترکیبات اهدا کننده الکترون در پلیمریزاسیون اکسایشی مشتقات آنیلین نشان دهنده تشکیل ذرات با بار مثبت بعنوان ترکیبات واسطه است [18,19]. داده های سینتیک [15-18]، نبود اتصال عرضی در زنجیر مولکولی [20] و ناکارآمدی برخی دام های کاتیونی در برهم کنش ترکیبات واسطه [21] پیشنهاد می دهد که کاتیون های رادیکال آزاد در واقع هسته های فعال پلیمریزاسیون اکسایشی مشتقات آنیلین هستند.

Abstract

The possibility of using EPR spectroscopy to monitor the current concentration of polyaniline and control the kinetics of aniline polymerization is shown. Kinetic measurements were carried out for various temperatures, initial concentrations of reagents. Autocatalysis was detected in all cases. It was shown that the order of polyaniline-catalyzed oxidation of aniline changes from the first to the second as a result of a decrease in the monomer concentration. A new approach to deriving an equation for the rate of oxidative polymerization of aniline and its derivatives is proposed taking into account the physical adsorption and chemisorption of the monomer, and the reaction mechanism is considered.

1 Introduction

The combination of significant electrical conductivity [1], high chemical and thermal stability [2–4] provided an increased interest in the study of synthesis, properties [5,6], directions of application of polyaniline and its derivatives [7–9]. The establishment of the mechanism and kinetics of polymerization is traditionally one of the important points in the search for relationships between the properties of macromolecules and the conditions of their synthesis. Although the mechanism of many classes of polymer synthesis reactions has been established, the nature of chain growth in oxidative polymerization is the subject of numerous discussions in literature [10]. Until recently even the nature of the active centers of the oxidative polymerization of aromatic amines was discussed, and the participation of radicals [11], cations [12–14], and radical cations [15–17] was considered as alternative options. The increased activity of monomers with electron-donor substituents in the oxidative polymerization of aniline derivatives indicates the formation of positively charged particles as intermediates [18,19]. Kinetic data [15–18], the absence of chain cross-linking [20] and the inefficiency of typical cationic “traps” in the interception of intermediates [21] suggest that radical cations are active centers of oxidative polymerization of aniline derivatives.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

نظارت EPR بر پلیمریزاسیون آنیلین: سینتیک و مکانیسم واکنش

EPR monitoring of aniline polymerization: Kinetics and reaction mechanism

اثر مهار و مکانیسم های پلیمرهای هوشمند در انتقال مایعات در سراسر کانالهای نانو

The inhibiting effect and mechanisms of smart polymers on the transport of fluids throughout nano-channels

چکیده
1- مقدمه
2- روش ها
2-1- روش های محاسباتی
2-2- روشهای تجربی
3- نتایج و بحث ها
3-1- شبیه سازی پویایی های مولکولی
3-2- آزمایشات
4- نتیجه گیری

چکیده

انتقال یون ها در سراسر نانو-کانال ها برای عملکرد مواد متخلخل ضروری است. در اینجا، یک پلیمر جدید هوشمند با اجزای آبگریز و آبدوست توسط پویایی های مولکولی طراحی می شود تا فرایند نفوذ مویرگی را در مواد مبتنی بر سیمان تنظیم کند، که دوام کلی را تعیین می کند. ساختار پلیمری در یک انتها دارای گروه های کربوکسیل است که به دلیل قطبی بودن زیاد و همچنین چندین گروه آلکیل جذب می شود. زنجیره پلیمری مانند یک دروازه یک طرفه عمل می کند، که زمانی باز است (روی سطح ماتریس قرار گرفته) که منفذ نانو، بی آب باشد. با این حال، می توان آن را به سرعت (به صورت ایستاده، عمود بر ماتریس) با استفاده از گروه های آب گریز بست تا تاثیر مهار انتقال را هنگام تعامل با مایعات پیشرونده به حداکثر برساند. علاوه بر این، یک مهار کننده انتقال مایعات براساس مکانیسم های بالا ساخته می شود و به مخلوط های بتنی اضافه می شود. نتایج تجربی پس از تلفیق این مهارکننده، میزان جذب آب را نشان می دهند و نرخ مهاجرت یونی بتن، کاهش چشمگیری را تجربه می کند، که نشان دهنده افزایش قابل توجهی در دوام نمونه ها است. همچنین، فعل و انفعالات سطحی که در اینجا تفسیر شدند، ممکن است روزنه ی جدیدی بر درک پلیمرهای هوشمند و کاربرد آنها در ماتریس های مختلف ایجاد کنند.

4- نتیجه گیری

یک ماده مهار کننده جدید انتقال یون در این تحقیق طراحی، ساخته و آزمایش می شود. شبیه سازی های پویایی های مولکولی برای تعیین یک ساختار شیمایی مناسب از پلیمرهای هوشمند استفاده می شوند تا نفوذ مویرگی مایعات را تنظیم کنند، در حالی که آزمایشات انجام می شوند تا اثر مهار پلیمرها را بر انتقال آب و یونهای کلرید در ماتریس سیمانی متخلخل آزمایش کنند.
پلیمر هوشمند طراحی شده باید دارای یک انتهای آبدوست ( ) و تعداد زیادی گروه های آب گریز (آلکیل) باشند. از یک سو، گروه کربوکسیل جذب پایدار بر روی سطح C-SH را به علت جذب الکترواستاتیک قوی بین اتم های اکسیژن با قطبیت بالا (از ) و یون های کلسیم (از سطح C-S-H) تضمین می کند. از سوی دیگر، زنجیره های آب گریز به ممانعت از انتقال مایعات کمک می کنند. در چنین سناریویی، وقتی مایعات در یک منفذ ژل C-SH پیشروی می کنند، زنجیره های پلیمری هوشمند با یک انتهای جذب در سطح ماتریس، به تدریج عمود بر ماتریس قرار می گیرند، که کانال را مسدود کرده و ناحیه سطح مقطع یک مسیر انتقالی را کاهش می دهد. بنابراین، عمق نفوذ و میانگین مربع جابجایی های مولکول های حجیم آب و یون های کلرید به صورت چشمگیری هنگام مقایسه با فرایند نفوذ مویرگی آزاد کاهش می یابد.
براساس مکانیسم های تعاملی در میان ماتریس C-S-H، مایعات و مواد آلی که در بالا توضیح داده شد، پلیمرهای هوشمند در مهارکننده های انتقال یون ها ساخته می شوند و به مخلوط های بتنی اضافه می شوند. نتایج تجربی ثابت می کنند که میزان جذب آب و نرخ مهاجرت یون کلرید نمونه های بتنی، کاهش چشمگیری را نشان می دهد، که نشان دهنده بهره وری بالای مهار کننده انتقال یونی و افزایش قابل توجه در دوام سازه های بتنی مسلح است.

Abstract

The transport of ions throughout the nano-channels is vital to the performance of porous materials. Here, a novel smart polymer with both hydrophilic and hydrophobic components was designed by molecular dynamics to regulate the capillary penetration process in cement-based materials, which determines the overall durability. The polymer structure owns carboxyl groups at one end, which are strongly attracted by the surface of a cementitious matrix due to the high polarity, as well as several alkyl groups. The polymer chain acts like a unilateral gate, which is open (lie on the matrix surface) when the nano-pore is anhydrous. However, it can be closed rapidly (stand upright, vertical to the matrix), utilizing the hydrophobic groups to maximize the transport inhibiting effect once in contact with the advancing fluids. Furthermore, a fluid transport inhibitor was fabricated based on the above mechanisms and added to the concrete mixtures. The experimental results indicate after the incorporation of this inhibitor, the water adsorption amount and chloride ion migration rate of concrete experience a huge decrease, indicating a substantial enhancement in the durability of samples. The surface interactions interpreted here may also shed new light on the understandings of smart polymers and their applications onto various matrixes.

4- Conclusions

A novel ion transport inhibiting material was designed, fabricated and tested in this work. Molecular dynamics simulations were employed to determine a suitable chemical structure of smart polymers to regulate the capillary penetration of fluids, while experiments were carried out to test the real inhibiting effect of polymers on the transport of water and chloride ions in the porous cementitious matrix. The designed smart polymer should own one hydrophilic (eCOO−) end and large numbers of hydrophobic (alkyl) groups. On the one hand, the carboxyl group ensures the stable adsorption on the surface of C-SH, due to the strong electrostatic attraction between high polarity oxygen atoms (from eCOO−) and calcium ions (from C-S-H surface). On the other hand, hydrophobic chains help prevent the transport of fluids. In such a scenario, as fluids were advancing in a gel pore of C-SH, smart polymer chains, with one end adsorbing on the matrix surface,
gradually stood perpendicular to the matrix, which blocked the channel and decreased the cross-sectional area of a transport path. Therefore, the penetration depth and mean square displacements of bulk water molecules and chloride ions were dramatically decreased, as compared with the free capillary penetration process. Based on the interaction mechanisms among C-S-H matrix, fluids, and organics elucidated above, smart polymers were made into ions transport inhibitors and added to the concrete mixtures. The experimental results prove that the water adsorption amount and chloride ion migration rate of concrete samples experience a huge decrease, indicating the high efficiency of the ion transport inhibitor and substantial enhancement in the durability of reinforced concrete structures.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اثر مهار و مکانیسم های پلیمرهای هوشمند در انتقال مایعات در سراسر کانالهای نانو

The inhibiting effect and mechanisms of smart polymers on the transport of fluids throughout nano-channels

مقایسه فعالیت آنتی ‌باکتریایی پانسمان های کامپوزیتی بیومتریال دارای استرپتومایسین-دیکلوفناک با پانسمان های زخم ضد‌میکروبی مبتنی بر بازرگانی نقره‌

Comparison of in vitro antibacterial activity of streptomycin-diclofenac loaded composite biomaterial dressings with commercial silver based antimicrobial wound dressings

چکیده
1- مقدمه
2- روش ها
2-1- مواد
2-2- تهیه پانسمان های پلیمری کامپوزیتی
2-3- آماده سازی نمونه های باکتریایی
2-4- حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC) استرپتومایسین و دیکلوفناک
2-5- فعالیت ضد باکتریایی فیلم های ضد میکروبی، ویفرها، و پانسمان های تجاری نقره
2-6 آنالیز آماری
3-نتایج
3-1-حداقل غلظت مهارکنندگی استرپتومایسین و دیکلوفناک
3-2-فعالیت ضدمیکروبی استرپتومایسین خالص و شاهد دیکلوفناک
3-3- فعالیت ضدباکتریایی فیلم های پلی اوکس-کاراژینان (105*2 کلنی بر میلی‌لیتر)
3-4- فعالیت ضدباکتریایی فیلم‌های پلی اوکس-سدیم آلژینات ( 105*2 کلنی بر میلی‌لیتر)
3-5- فعالیت ضدباکتریایی ویفرهای پلی اوکس-کاراژینان و پلی اوکس-سدیم آلژینات ( 105*2 کلنی بر میلی‌لیتر)
3-6- اثر ضدمیکروبی پانسمان های تجاری زخم ( 105*2 کلنی بر میلی‌لیتر)
4- بحث
5-نتیجه‌گیری
منابع

چکیده

زخم‌های آلوده‌ی مزمن به آهستگی بهبود پیدا می‌کنند و نشان‌دهنده‌ی التهاب طولانی‌مدت، تشکیل بیوفیلم، مقاومت باکتریایی، ترشحات التهابی زیاد و فعالیت ضدمیکروبی ناکارآمد است. پانسمان‌های کامپوزیتی (فیلم‌ها و ویفرها) شامل پلی‌اوکس/کاراژینان (POL-CAR) و پلی‌اوکس/سدیم آلژینات (POL-SA)، حاوی دیکلوفناک (DLF) و استرپتومایسین (STP) فرموله شده و برای مقایسه‌ی فعالیت ضدمیکروبی علیه 105*2 سی اف یو بر میلی‌لیتر از اشریشیا کلی، سودوموناس آئروژینوزا و استافیلوکوکوس اورئوس که زخم‌های مزمن را نشان می‌دهند با پانسمان‌های نقره‌ی موجود در بازار استفاده شدند. حداقل غلظت مهاری (MIC) بیشترین مقدار را برای دیکلوفناک نسبت به استرپتومایسین به دلیل فعالیت ضدباکتریایی غیرمرسوم دیکلوفناک نشان داد. پانسمان‌های دیکلوفناک و استرپتومایسین بیشترین اثر را در برابر اشریشیا کلی، سودوموناس آئروژینوزا و استافیلوکوک اورئوس داشتند. پانسمان پلی‌اوکس-سدیم آلژینات بیشترین اثر را بر علیه این سه باکتری نسبت به پانسمان پلی‌اوکس-کاراژینان داشت، در حالیکه پانسمان‌های دیکلوفناک و استرپتومایسین فعالیت ضدباکتریایی قویتری نسبت به پانسمان‌های برپایه‌ی نقره نشان دادند. فیلم‌ها اثر ضدباکتریایی بیشتری نسبت به دو ویفر و پانسمان‌های نقره داشتند. دیکلوفناک و استرپتومایسین می‌توانند نه تنها به طور سینرژیک برای کشتن باکتری‌ها اقدام نمایند بلکه از تشکیل بیوفیلم و مقاومت آنها در مقایسه با پانسمان‌های نقره نیز ممانعت می‌کنند، ضمن اینکه التهاب مزمن مربوط به آلودگی را کاهش می‌دهند.

5- نتیجه‌گیری

به نظر می‌رسد پانسمان‌های پلیمری کامپوزیتی حاوی استرپتومایسین و دیکلوفناک اثر مهاری بالاتری را در برابر سه استرین باکتریایی در مقایسه با پانسمان‌های تجاری حاوی نقره نشان دادند. استرپتومایسین می‌تواند به کاهش آلودگی از طریق فعالیت‌های ضدمیکروبی و بالقوه به صورت سینرژیک با دیکلوفناک کمک کند، در حالیکه همچنین دیکلوفناک می‌تواند به دلیل فعالیت ضدالتهابی به کاهش تورم و درد مربوط به صدمه‌ کمک نماید. با این حال، این موارد نیازمند بررسی بیشتر در کشت‌های سلولی در محیط in vitro (برای زنده ماندن سلول و مهاجرت/تکثر سلولی) و در محیط in vivo جانوری هستند.

Abstract

Infected chronic wounds heal slowly, exhibiting prolonged inflammation, biofilm formation, bacterial resistance, high exudate and ineffectiveness of systemic antimicrobials. Composite dressings (films and wafers) comprising polyox/carrageenan (POL-CAR) and polyox/sodium alginate (POL-SA), loaded with diclofenac (DLF) and streptomycin (STP) were formulated and tested for antibacterial activity against 2 × 105 CFU/mL of Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus representing infected chronic wounds and compared with marketed silver dressings. Minimum inhibitory concentration (MIC) showed higher values for DLF than STP due to non-conventional antibacterial activity of DLF. The DLF and STP loaded dressings were highly effective against E. coli, P. aeruginosa and S. aureus. POL-SA dressings were more effective against the three types of bacteria compared to POL-CAR formulations, while the DLF and STP loaded dressings showed greater antibacterial activity than the silver-based dressings. The films, showed greater antibacterial efficacy than both wafers and silver dressings. STP and DLF can act synergistically not only to kill the bacteria but also prevent their resistance and biofilm formation compared to silver dressings, while reducing chronic inflammation associated with infection.

5- Conclusion

Composite polymer based dressings containing STP and DLF appear to show significantly higher inhibition of the three bacterial strains compared to silver containing commercial dressings. STP can help to reduce bacterial infection by its known antimicrobial action and potentially in synergy with DLF while the latter can also help to reduce the swelling and pain associated with injury due to its anti-inflammatory action. However, these will, require further investigations in an in vitro cell culture (for cell viability and cell migration/proliferation) and in vivo animal study

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مقایسه فعالیت آنتی ‌باکتریایی پانسمان های کامپوزیتی بیومتریال دارای استرپتومایسین-دیکلوفناک با پانسمان های زخم ضد‌میکروبی مبتنی بر تجاری نقره‌

Comparison of in vitro antibacterial activity of streptomycin-diclofenac loaded composite biomaterial dressings with commercial silver based antimicrobial wound dressings

نانوکامپوزیت های پلیمری جدید شامل سیلیکای کاربردی با گروه تری آزول برای استفاده های دندانی

Novel Polymer Nanocomposites Comprising Triazole Functional Silica for Dental Application

چکیده
1- مقدمه
2- بخش تجربی
2-1- مواد
2-2- آماده سازی نمونه
3- مشخصه یابی
4- نتایج و بحث
4-1- FT-IR
4-2- مورفولوژی کامپوزیت های شکسته شده
4-3- آنالیز توزین حرارتی
4-4- جذب و انحلال پذیری الکترولیت های کامپوزیت
4-5- آنالیز مکانیکی
4-6- تست سمیت سلولی
5- نتیجه گیری
منابع

چکیده

در این پژوهش، سنتز رزین های پلیمری نانوکامپوزیتی جدید حاوی گروه های عاملی تری آزول تحقق یافت. نانوذرات سیلیکا با استفاده از روش سل-ژل موسوم به فرآیند استوبر تولید شدند. سپس سطح ذرات با H1-1,2,4-تری آزول اصلاح شد تا نانوذرات سیلکای عامل دار تشکیل گردد. با قرار دادن نانوذرات عامل دار در کسر وزنی های مختلف Bis-GMA/TEGDMA ، نانوکامپوزیت های دندانی تولید شد. سیستم آغازگر شامل CQ/EDMAB با نسبت درصد وزنی 4/0 : 1/0 بود؛ سپس فتوپلیمریزاسیون توسط نور LED با طول موج 500-450 نانومتر و دانسیته توان mW/cm2 1000 انجام شد. از آنالیز FT-IR برای تایید ساختارهای نهایی نانوذرات عامل دار و همچنین نانوکامپوزیت ها استفاده شد. مورفولوژی سطح مواد توسط SEM و خواص حرارتی آن ها به وسیله TGA مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. به منظور ارزیابی زیست پذیری سلولی و خواص مکانیکی مواد به ترتیب از تست سمیت سلولی و آزمون مکانیکی استفاده شد. آزمون های جذب و انحلال پذیری روی فرمولاسیون های مختلف انجام شد تا مقادیر متوسط جذب و انحلال پذیری مواد به دست آید. نتایج تست ها حاکی از آن بود که ترکیب رزین های نانوکامپوزیتی تاثیر قابل ملاحظه ای روی خواص آن ها دارد.

5- نتیجه گیری

در این پژوهش، رزین های نانوکامپوزیتی پلیمری حاوی مقادیر مختلف نانوذرات سیلیکای اصلاح شده با 1H-1,2,4-تری آزول مورد بررسی قرار گرفت. سیلیکای عامل دار تولید شد و سپس به طور همگن در ماتریس رزین پلیمری توزیع شد (همانطور که آنالیز SEM ثابت کرد). نتایج آنالیز توزین حرارتی (TGA) پایداری حرارتی مناسب نانوکامپوزیت ها تا حداقل دمای 100 درجه سانتیگراد را نشان داد. مقادیر متوسط جذب و انحلال پذیری با افزایش مقدار فیلر افزایش یافت؛ یعنی برای نمونه A1-A6 به ترتیب برابر mg/mm3 3760/-072/0 و mg/mm3 257/0-052/0 بود. تست سمیت سلولی نشان داد که A1 ، A2 و A3 سمیت متوسطی دارند درحالیکه نمونه های A4 ، A5 و A6 در مقایسه با نمونه های کنترل بسیار سمی هستند. اندازه گیری های مکانیکی، بیشترین و کمترین مقادیر استحکام فشاری (MPa 3/33±241 و MPa 14/14±67) و مدول الاستیک (GPa 30/0±92333/2 و GPa 36/1±00/4) را مشخص کرد. نتایج نشان داد با افزایش مقدار فیلر، استحکام فشاری و مدول الاستیک کاهش می یابد. همچنین نشان داده شد که رزین های نانوکامپوزیتی A1-A3 گزینه های نویدبخشی بوده و می توانند برای کاربرد دندانی پیشنهاد شوند.

Abstract

In the present work, the synthesis of novel nanocomposite polymer resins with silica bearing triazole functional groups was realized. Silica nanoparticles were produced by sol-gel method known as stöber process. Then the surface was modified with 1H-1,2,4- triazole to form functional silica nanoparticles. Dental nanocomposites were produced by insertion of functional nanoparticles into the Bis-GMA/TEGDMA different weight fractions. The initiator system was CQ/EDMAB:0.1:0.4 wt%, and then photopolymerization was carried out by means of LED light having wavelength of 450 nm–500 nm and power density of 1000 mW/cm2 . FT-IR used to confirm the final structures of the functional nanoparticles as well as nanocomposites. The surface morphology of the materials was analyzed by SEM and thermal properties were studied by TGA. Cytotoxicity test and mechanical test were carried out to evaluate cell viability and mechanical properties of the materials, respectively. Sorption and solubility were conducted on the different formulations to obtain the mean sorption and solubility values of the materials. The test results demonstrated that the composition of the nanocomposite resins significantly changed their properties compared to control samples.

5- Conclusions

In the present work, polymer nanocomposite resins comprising various fractions of 1H-1,2,4-triazole modified nanosilica particles were investigated. Functional silica was produced and then homogeneously dispersed in the polymer resin matrix as confirmed by SEM analysis. Thermogravimetric (TGA) results showed an adequate thermal stability of nanocomposite up to at least 100 °C. Water sorption and solubility mean values were increased with the filler amount, i.e., for A1-A6 0.072–0.376 mg/ mm3 and 0.052–0.257 mg/mm3 , respectively. Cytotoxicity analysis showed that A1, A2, and A3 are moderately toxic, whereas, A4, A5, and A6 are very toxic compared to the Teflon-made controls. The mechanical measurements yielded maximum and minimum values for compression strength (241 ± 33.3 and 67 ± 14.14 MPa), elastic modulus (2.92333 ± 0.30 and 4.00 ± 1.36 GPa). The results indicated that there is a decrease in the compression strength and elastic modulus, with increasing the filler content. It was demonstrated that the nanocomposite resins so-called A1-A3 are promising candidates and could be suggested for dental application.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

نانوکامپوزیت های پلیمری جدید شامل سیلیکای کاربردی با گروه تری آزول برای استفاده های دندانی

Novel Polymer Nanocomposites Comprising Triazole Functional Silica for Dental Application

تخریب خواص مکانیکی و ترمو مکانیکی کامپوزیت های پلیمری پر از فیبر طبیعی به دلیل بازیافت

Degradation in the mechanical and thermo-mechanical properties of natural fiber filled polymer composites due to recycling

چکیده

1. مقدمه

2. تجربی

2.1 مواد

2.2 روش ها

3. نتایج و بحث

3.1 اثر بازفرآوری بر طول فیبر

3.2 اثر بازفرآوری بر وزن مولکولی پلیمر

3.3. اثر بازفرآوری بر خواص استحکام

3.4. اثر بازفرآوری بر خصوصیات سختی

3.5 اثر بازفرآوری بر خواص کرنشی

3.6. تجزیه و تحلیل FTIR

3.7 اثر بازفرآوری بر روی بلورینگی و پایداری حرارتی

4. نتیجه گیری

چکیده

برای مدیریت زباله های پلاستیکی، بازیافت به‌عنوان روش زيست محيطی و غيرمخرب شناخته می‌شود. هدف از این تحقیق بررسی قابلیت بازیافت کامپوزیت‌های پلی اتیلن با چگالی بالا پر شده از پودر چوب بلوط (WF) است. دو فرمولاسيون کامپوزيتي مختلف (30 و 50 درصد وزني فیلر) در نظر گرفته شدند که هر کدام با 3٪ وزنی عامل جفت کننده ایندرید مالییک (MA) بودند. هر دو کامپوزیت با استفاده از اکستروژن به طور جداگانه 6 بار بازفرآوری شدند. نمونه های تست به منظور اندازه گیری خواص مکانیکی و حرارتی مکانیکی، قالب بندی تزریقی شدند. اندازه گیری طول فیبر و کروماتوگرافی نفوذ ژل (GPC) به منظور بررسی تغییر طول فیبر و وزن مولکولی پلیمر انجام شد. برای به دست آوردن بهتر درک تاثیر بازیافت بر روی خواص کامپوزیتی، از روش 2.2.11 گرماسنج پویشی تفاضلی (DSC) (DSC)، تجزیه و تحلیل  توزین حرارتی (TGA)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و اسپکتروسکوپ مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) نیز استفاده شد. پس از پردازش شش‌باره، کامپوزیتهای WF-HDPE کاهش نسبی خواص استحکام و سختی و کمی افزایش در خواص کششی را نسبت به کامپوزیت اولیه نشان دادند. خواص کرنشی با بازیافت، مقداری افزایش در مقادیر خودشان داشتند. بلوری بودن HDPE کاهش یافت، اما پایداری حرارتی کامپوزیت با بازفرآوری افزایش یافت.

1. مقدمه

کامپوزیتهای پلاستیک چوب (WPCها) معمولا از دو جزء اساسی تشکیل می‌شود: یک فیبر طبیعی یا پرکننده و یک رزین ترموپلاستیک [1،2]. امروزه WPC ها به ویژه به خاطر دوام، استحکام و سختی مخصوص بالاتر و نگرانی بهداشتی بسیار پایین یا صفر آن در کنار سایر مزایا، بعنوان مصالح ساختمانی پذیرفته شده اند [3-5]. در میان تمام WPC ها، کامپوزیت‌های پلی اتیلن با چگالی بالا (WF) مبتنی بر فیبر یا فیلر چوب (WF) به طور گسترده ای در دستگاه های خانگی (مانند درها، ایوان، پنجره ها، نرده ها و مبلمان)، و صنعت خودرو (مانند پانل های درب و پوشش های صندلی) استفاده میشود [6]. HDPE ترجیح داده می‌شود زیرا دارای نقطه ذوب پایین تر در حدود 130 درجه سانتیگراد نسبت به دمای فروسایی اکثر الیاف طبیعی است که بین 200 تا 220 درجه متغیر است و این به پردازش کامپوزیت‌های آن کمک می‌کند [6].  HDPE همچنین چقرمگی، سختی، مقاومت شیمیایی، پایداری حرارتی و عایق الکتریکی بالاتری را نشان می دهد [7]. برای بهبود خواص، ترکیب WF در HDPE ضروری است زیرا مدول الاستیسیته و استحکام WF به طور کلی 40 و 20 برابر بیشتر از HDPE است [8،9]. WF همچنین بطور قابل‌توجهی ارزان است از آنجا که مقدار قابل‌توجهی از زباله های چوبی در صنعت چوب تولید می‌شود [10].

4. نتیجه گیری

کامپوزیتهای WF-HDPE با 30٪ و 50٪ پودر چوب بلوط، HDPE و عامل جفت کننده ی 3٪ MAPE در آزمایشگاه تولید و تا شش بار توسط اکستروژن و سپس قالب گیری تزریقی مجددا پردازش می شود. تأثیر بازفرآوری بر روی تمام خواص مکانیکی و ترمو-مکانیکی هر دو کامپوزیت قابل توجه است. با بازیافت متوالی، خواص چقرمگی و استحکام کامپوزیت ها کاهش می یابد، اما خواص کرنشی عمدتا به دلیل کاهش طول فیبر و کاهش وزن مولکولی پلیمر افزایش می یابد. سایر دلایل ممکن برای تغییر در این ویژگی ها عبارتند از: 1) کاهش چسبندگی بین فضایی بین فیبر چوب و پلیمر، 2) انتقال تنش با بازده کمتر از ماتریس به فیبر، و 3) افزایش تحرک زنجیره پلیمری با چرخه های بازفرآوری متوالی. بلوری بودن HDPE کاهش یافت، اما پایداری حرارتی کامپوزیت با افزایش تعداد چرخه های بازفرآوری افزایش یافت. اگرچه بازیافت یک اثر منفی داشت، از چرخه 0 تا چرخه 6 تغییر نسبی یا فروسایی در تمام خواص استحکامی و چقرمگی کامپوزیت ها، خفیف بود.

Abstract

To manage the plastic waste, recycling is recognized as the most environment-friendly and non-destructive method. The aim of this research is to investigate the recyclability of oak wood flour (WF) filled high density polyethylene (HDPE) composites. Two different composite formulations (30 and 50 wt% filler) were considered, each with 3 wt% coupling agent maleic anhydride (MA). Both composites were individually reprocessed six times by extrusion. Test samples were injection molded, to measure mechanical and thermo-mechanical properties. Fiber length measurement and gel permeation chromatography (GPC) were performed respectively to examine the change on fiber length and molecular weight of polymer. Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy (FTIR) were also carried out to better understand the impact of recycling on composite properties. After reprocessing six times, WF-HDPE composites showed relative decrease in strength and stiffness properties and slight increase in strain properties as compared to corresponding virgin composite. The strain properties saw an increase in their value with recycling. The crystallinity of HDPE decreased but thermal stability of the composite increased with reprocessing.

1. Introduction

Wood Plastic Composites (WPCs) are typically manufactured from two fundamental constituents a natural fiber or filler, and a thermoplastic resin [1,2]. Nowadays, WPCs are widely accepted as building materials especially because of their durability, higher specific strength and stiffness, and zero or very low health concern along with other advantages[3–5]. Among allWPCs, wood fiber or filler(WF) based high density polyethylene (HDPE) composites are extensively used in household apparatus (e.g., doors, decking, windows, railing, and furniture), and automotive industry (e.g., door panels and seat covers) [6]. HDPE is preferred because it has a lower melting point around 130 °C as compared to the degradation temperature of most natural fibers that varies between 200 and 220 °C, which helps in processing of its composites [6]. HDPE also shows higher toughness, stiffness, chemical resistance, thermal stability, and electrical insulation [7]. For improved properties incorporation of WF in HDPE becomes necessary since elastic modulus and strength of WF, in general is 40 and 20 times respectivelyhigherthanthatofHDPE[8,9].WFis alsoconsiderably cheap since a substantial amount of wood waste is generated in wood industry [10].

4. Conclusions

WF-HDPE composites with 30% and 50% oak wood flour, HDPE, and 3% coupling agent MAPE were manufactured in the laboratory and reprocessed up to six times by extrusion followed by injection molding. The effect of reprocessing was found to be statistically significant for all mechanical and thermo-mechanical properties of both composites. With successive recycling, strength and stiffness properties of the composites decreased, but strain properties increased mainly due to the decrease in fiber length and molecular weight reduction of the polymer. Other possible reasons for the changes in these properties include – 1) decreased interfacial adhesion between the wood fiber and polymer, 2) less efficient stress transfer from the matrix to fiber, and 3) increased polymer chain mobility with consecutive reprocessing cycles. The crystallinity of HDPE decreased but thermal stability of the composite increased with increased number of reprocessing cycles. Although recycling produced a negative effect, from cycle 0 to cycle 6 the relative change or degradation was found mild in all strength and stiffness properties of composites.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تخریب خواص مکانیکی و ترمو مکانیکی کامپوزیت های پلیمری پر از فیبر طبیعی به دلیل بازیافت

Degradation in the mechanical and thermo-mechanical properties of natural fiber filled polymer composites due to recycling

تعدیل رفتار فوم میکروسلولی iPP توسط کنترل تاریخچه حرارتی و عامل هسته ای در CO2 متراکم

Modification of iPP microcellular foaming behavior by thermal history control and nucleating agent at compressed CO2

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تعدیل رفتار فوم میکروسلولی iPP توسط کنترل تاریخچه حرارتی و عامل هسته ای در CO2 متراکم

Modification of iPP microcellular foaming behavior by thermal history control and nucleating agent at compressed CO2

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

استفاده از خرده لاستیک بازیافت شده و پلی‌اتیلن برای افزایش عملکرد قیر اصلاح شده

Integrated utilization of recycled crumb rubber and polyethylene for enhancing the performance of modified bitumen

چکیده

1.معرفی

2. مواد و آماده‌سازی نمونه

1.2. مواد

2.2. آماده‌سازی نمونه قیر اصلاح‌شده

3.شناخت ظاهری

1.3. ارزیابی شناخت ظاهری

2.3. آزمایش های رایج قیر

3.3. ازمایش‌های sweep دما

4.3. آزمایش های MSCR

5.3. ازمایش رایومتر Bend – Beam:

4- نتایج و بحث:

1.4. ارزیابی شناخت ظاهری

2.4. خواص فیزیکی مرسوم

3.4. نتایج sweep دما در دماهای بالا

4.4. نتایج ازمایش MSCR

5.4. نتایج ازمایش BBR

5. تحلیل مزیت اقتصادی

6.نتایج

چکیده

با توسعه شهرنشینی، روزانه مقدار زیادی از ضایعات لاستیک خودرو و فیلم‌های پلاستیکی گلخانه‌ای تولید می‌شوند. همچنین این فیلم‌ها دارای خطر بالقوه ای برای سلامت انسان و محیط‌زیست هستند. در این مقاله، یک روش اصلاح با استفاده از ضایعات لاستیک بازیافتی (‏CR) ‏خودروها و پلی‌اتیلن (‏PE)‏ فیلم پلاستیکی گلخانه‌ای در قیر به منظور اصلاح عملکرد آن در روسازی ها توسعه داده شده‌است. آزمایش‌های تجربی مانند نقطه انجماد، نفوذ، راکتومتر دینامیکی برشی (‏DSR)‏، بازیافت خزش چند فشاری (‏MSCR)‏و راکتومتر Bend – Beam (‏BBR)‏برای بررسی خواص قیر انجام شدند. تحلیل عملکرد فیزیکی و ریولوژیکی قیرهای اصلاح‌شده نشان داد که اضافه کردن CR ،باعث کاهش سختی خزشی قیرها در دمای پایین می‌شود که به نوبه خود شکنندگی و خطر ترک‌خوردگی را کاهش می‌دهد. در عین حال، اضافه کردن PE ،سختی قیر را در دمای بالا افزایش می‌دهد. با توجه به تحلیل مورفولوژی (شناخت ظاهری)، دو فاز پیچ و تاب‌خورده ی پیوسته در قیر اصلاح‌شده شکل گرفت، که منجر به افزایش خاصیت ریولوژیکی شده و عملکرد بهتر در دمای بالا می‌ شود. اضافه کردن CR و PE به طور مشترک خواص قیر را هم در دماهای بالا و هم در دماهای پایین بهبود بخشید. در نتیجه، استفاده از این دو ماده ی زائد نه تنها عملکرد روسازی را با قیر اصلاح‌شده بهبود می‌بخشد، بلکه دفع آن‌ها را در محل‌های دفن زباله را به حداقل می‌رساند.

1- معرفی

از سال ۲۰۱۶، کل طول شاهراهی در چین بیش از ۱۳۰ هزار کیلومتر بوده است. در زمینه ی روسازی‌ها، مخلوط آسفالتی، ماده ی غالب برای روسازی‌های سطحی است. مخلوط آسفالتی در دماهای بالا با مخلوط کردن نسبت از پیش تعیین‌شده سنگ دانه‌ها (‏درشت و ریز)‏، قیر و پرکننده، پس از فرآیند آسفالت کردن و تراکم برای ایجاد یک روسازی انعطاف‌پذیر تولید می‌شود [‏ ۱ ]‏. خواص فیزیکی و ریولوژیکی خمیرهای قیری نقش مهمی در عملکرد مخلوط‌های آسفالتی ایفا می‌کنند. سیبیلسکی و همکارانش گزارش دادند که خواص قیر تقریبا سهمی به میزلن ۴۰ % درمقاومت شیارافتادگی(rutting ) روسازی آسفالتی دارند [‏ ۴ ]‏. در مناطق با دمای بالا، شیارافتادگی (‏تغییر شکل دایمی)‏یک خرابی عمده روسازی‌های آسفالتی است که در آن مخلوط‌های قرار گرفته در مسیرهای چرخ ماشین به منظور تشکیل یک شیار( rut) ناشی از یک وسیله نقلیه سنگین، جمع شده‌اند. بهبود خواص قیر امری مهم است چرا که با افزایش مقدار بارگذاری ترافیکی و یا حمله ی محیط مهاجم نباید دچار خرابی شود. 

6- نتایج

استفاده کردن از CR بازیافتی و PE به عنوان عوامل اصلاح برای تهیه قیر اصلاح‌شده در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفته‌است. خواص قیرهای اصلاح‌شده در دماهای بالا و پایین با استفاده از آزمایش‌های فیزیکی و اندازه‌گیری خواص رئولوژیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. برخی از یافته‌های مهم را می توان به صورت زیر بیان کرد:

1- ‏براساس تصاویر FM، مورفولوژی (شناخت ظاهری) فازی، یک فاز قیر پیوسته با ذرات پلیمر پراکنده با اضافه کردن یک عامل واحد را نشان می‌دهد. با اضافه شدن CR و PE تحت اصلاح یکپارچه، یک فاز پلیمری تقریبا پیوسته ظاهر شد و در نهایت دو فاز پیچیده پیوسته را شکل داد. تشکیل این دو فاز درون قفل‌شده، کارایی بهبود یافته در دمای بالا را تایید می‌کند.

Abstract

With the development of urbanization, a huge amount of wasted vehicle tyre and wasted green house plastic film are generated everyday and they have a potential risk for human health and environment. In this article, an integrated modification method was developed by proportionally using recycled crumb rubber (CR) from vehicle tyre and polyethylene (PE) from wasted green house plastic film in the bitumen in order to modify its functioning in pavements. Experimental tests such as Softening point, Penetration, Dynamic Shear Rheometer (DSR), Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) and Bending-Beam Rheometer (BBR) were carried out in comparison with the bitumen properties. Analysis on physical and rheological performance of modified bitumen binders indicated the addition of CR decreased the bitumen creep stiffness at low temperature which in turn reduced the brittleness and cracking risk. Meanwhile, the addition of PE increased the bitumen stiffness at high temperature. According to the morphology analysis, two continuous twisted phases were formed in the modified bitumen, which indicated enhanced rheological property and high-temperature performance. The addition of CR and PE cooperatively improved the bitumen properties at both high and low temperatures. Consequently, the utilization of these two waste materials not only improved the pavement performance with the modified bitumen, but also minimized their disposal at landfills.

1- Introduction

Since 2016, total expressway length in China is over 130 thousand km. In the field of pavements, the asphalt mixture is the dominant material for surface paving course. Asphalt mixture is produced at high temperatures by mixing predetermined ratio of aggregates (coarse and fine), bitumen and filler, after paving and compaction process to form a flexible pavement [1]. The physical and rheological properties of bituminous binders play an important role in the performance of asphalt mixtures [2,3]. Sybilski et al. reported that bitumen properties have approximately a 40% contribution to the rutting resistance of asphalt pavement [4]. In high-temperature regions, rutting (permanent deformation) is a major distress of asphalt pavements, where mixtures placed in the wheel paths compact to form a groove or rut due to a heavy vehicle. It is important to improve the bitumen properties so as to accommodate increasing traffic loading and environmental attack.

6- Conclusions

Utilization of recycled CR and PE as modifying agents to prepare the modified bitumen has been investigated in this study. Properties of modified bitumen at both high and low temperatures were evaluated by using conventional physical tests and rheological measurements. Some major findings can be given below:

1) Based on the FM images, the phase morphology shows a continuous bitumen phase with dispersed polymer particles by adding a single agent. With the addition of CR and PE under integrate modification, a nearly continuous polymer phase was appeared and finally formed two continuous twisted phases. The formation of these two interlocked phases verify the improved high-temperature performance.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

استفاده از خرده لاستیک بازیافت شده و پلی‌اتیلن برای افزایش عملکرد قیر اصلاح شده

Integrated utilization of recycled crumb rubber and polyethylene for enhancing the performance of modified bitumen

ژئوفوم پلی استایرنی منبسط شده در ساخت و ساز پیاده رو

Expanded polystyrene geofoam in pavement construction

چکیده
1- مقدمه
2- خواص مواد
2- 1- تولید ژئوفوم EPS
2- 2- چگالی
2- 3- مقاومت فشاری
2- 4- مدول یانگ و نسبت پواسون
2- 5- مقاومت برشی
2- 6- خزش و دوام
2- 7- مقاومت حرارتی، مقاومت شیمیایی و جذب رطوبت
2- 8- ملاحظات زیست‌محیطی
3- ملاحظات ساخت
3- 1- مقاومت خمشی و ظرفیت تحمل (باربرد)
3- 2- شناوری و بارگذاری لرزه‌ای
3- 3- نشست
3- 4- ملاحظات مربوط به ترکیب روکش جاده
4- کاربردهای طراحی
4- 1- طراحی ماده پرکننده سبک‌وزن
4- 2- تعدیل یا میرایی نویز/ ارتعاش
4- 3- حفاظت از سرویس‌های زیرزمینی
4- 4- عایق حرارتی
5- محدودیت‌ها
5- 1- طراحی ناقص یا اقدامات ساخت نامناسب
5- 2- اشتعال‌پذیری
5- 3- یخ‌زدگی دیفرانسیلی یا تفاضلی
6- ملاحظات ساخت
6- 1- آماده‌سازی مکان
6- 2- فشرده‌سازی
6- 3- اصلاح (دستکاری) و حفاظت از اشعه ماورای بنفش
6- 4- لایه‌بندی و نحوه قرارگیری
7- تضمین کیفی
7- 1- ثبت سوابق
7- 2- آزمایش و نمونه‌برداری
8- بررسی‌های موردی
8- 1- بازسازی دیواره خاکی پل فلوم، اسلو، نروژ
8- 2- بازسازی جاده بین‌ایالتی 15، سالت لیک سیتی، ایالات متحده آمریکا
8- 3- بازسازی جاده ماتلینگوگ، روتردام، هلند
9- نتیجه‌گیری

چکیده

پلی‌استایرن منبسط شده (EPS)، راهکارهایی را در اختیار بسیاری از مسائل مرتبط با ساخت پیاده‌رو مهندسی عمران قرار داده است. با استفاده از ژئوفوم EPS، بر مسائلی همچون احداث پیاده‌رو بر روی خاک‌های بستر با ظرفیت تحمل (باربرد) اندک (همچون خاک‌های تورب‌دار و خاک‌های رسی)، یا در مناطقی با زمستان‌های شدید، و ساخت پیاده‌رو بر روی سرویس‌های زیرزمینی غلبه شده است. این مواد در بسیاری از کاربردهای پیاده‌روسازی یا ایجاد روکش مورد استفاده قرار گرفته‌اند. از جمله این کاربردها می‌توان به استفاده از ژئوفوم EPS به عنوان پرکننده سبک‌وزن، به عنوان عایق حرارتی، لرزش‌گیر و برای حفاظت از سرویس‌های زیرزمینی اشاره نمود. متاسفانه موانعی بر سر راه استفاده از ژئوفوم EPS به عنوان یک ماده استاندارد در سراسر جهان وجود دارد. برای توسعه و گسترش دانش فنی لازم برای ممانعت از استفاده غیرموثر و حتی نادرست از ژئوفوم EPS لازم است تلاش‌های گسترده‌ای صورت گیرد. همچنین توسعه کاربردهای جدید و نوآورانه برای استفاده از ژئوفوم EPS و توسعه استانداردهای به‌روز و فرایندهای آزمون نیازمند انجام پژوهش‌های گسترده‌تر در این زمینه است. برای تسهیل انجام تحقیق در این حوزه‌ها، در این مقاله مروری به بحث در خصوص ملاحظات طراحی، محدودیت‌ها و روش‌های تضمین کیفیت برای استفاده از EPS در کاربردهای مربوط به پیاده‌رو و روکش‌سازی پرداخته شده و توصیه‌هایی برای نقاط ضعف موجود در این زمینه‌ها ارائه شده‌اند. همچنین در این مقاله به بررسی جزئیات مربوط به مطالعات موردی قبلی که در آنها از EPS استفاده شده است، پرداخته شده و همچنین خواص مکانیکی EPS و سرانجام فرایند ساخت آن مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

1- مقدمه

پلی‌استایرن منبسط شده (EPS)، یک ماده ژئوسنتز (زمین‌ساخت) پلیمری با ساختار سلولی به هم پکیده است. ساخت این ماده مستلزم گرمادهی دانه‌های انبساط‌پذیر پلی‌استایرن با بخار و قرارگیری این دانه‌های پلی‌استایرن منبسط شده با گرما درون قالب برای ایجاد بلوک‌هایی منشوروار از EPS است [1]. این بلوک‌ها برای استفاده در دسته‌ای از کاربردهای مهندسی عمران ساخته می‌شوند. یکی از این کاربردهای اولیه، ایجاد روکش برای مقابله با مسئله مربوط به خاک‌های با ظرفیت تحمل اندک است، کاربردی که با موفقیت بسزایی همراه بوده و بیش از چهار دهه است که مورد قبول قرار گرفته و از آن استفاده می‌شود [2]. از دیگر کاربردهای EPS می‌توان به استفاده از آن به عنوان عایق حرارتی، درون‌گیر به‌هم‌فشردنی، تثبیت شیب، ساخت آبراهه پل، ساخت جایگاه تماشاچیان در استادیوم‌ها و حتی کاهش نویز/ ارتعاش اشاره نمود [3- 5].

9- نتیجه‌گیری

پلی‌استایرن منبسط شده به یکی از مواد همه‌منظوره و چندبعدی مبدل شده است که از آن در ده‌ها کاربرد مهندسی ژئوتکنیک به ویژه در ساخت روکش‌های جاده‌ای می‌توان استفاده نمود. این موضوع احتمالاً ناشی از خواص جالب توجه مکانیکی ژئوفوم EPS است. شایان ذکر است که ماهیت سبک‌وزن آن (که آن را به عنوان یکی از مواد پرکننده عالی مطرح ساخته است)، هدایت گرمایی اندک آن (که آن را به عایق روکش جاده‌ای مطلوبی در اقلیم‌های سرد مبدل نموده است)، تراکم‌پذیری آن (که بکارگیری آن در محافظت از سرویس‌های زیرزمینی را تسهیل نموده است) و سرانجام توانایی میراسازی ارتعاشی آن (که آن را به یک میراگر ارتعاشی بالقوه مبدل ساخته است) از مهم‌ترین ویژگی‌های این ماده می‌باشند.

Abstract

Expanded polystyrene (EPS) has offered solutions to many civil engineering problems associated with pavement construction. Issues, such as the construction of pavements on low bearing capacity subgrade soils (such as peats and clays), or in regions with severe winters, and the construction of pavements over underground services, have all been overcome with the use of EPS geofoam. This material is used for many pavement applications. These include the use of EPS geofoam as a lightweight fill, as a thermal insulator, a vibration dampener, and for the protection of underground services. Unfortunately, there are a number of barriers that are stopping the use of EPS geofoam from becoming standard worldwide. More has to be done to develop and proliferate technical knowledge to avoid the inefficient, and even the incorrect use of EPS geofoam. There is also room for research in the development of new and innovative applications for the use of EPS geofoam, and for the development of updated standards and test procedures. To facilitate research in these areas, this review paper discusses the design considerations, limitations, and quality assurance procedures for the use of EPS in pavement applications, while paying special attention to the areas of weakness for which recommendations are made. Furthermore, this review paper details historic case studies in which EPS was used, as well as discusses the mechanical properties of EPS, and, finally, its manufacturing process.

1- Introduction

Expanded polystyrene (EPS) is a polymeric geosynthetic material with a cellular closed cell structure. Its manufacture involves the heating of expandable beads of polystyrene with steam, and the placement of these heated expanded polystyrene beads into moulds to create prismatic blocks of EPS [1]. These blocks are manufactured for use in a variety of civil engineering applications. One of its primary applications is in pavement construction to counter the issue of low bearing capacity subgrade soils, an application that has been very successful, and, consequently, has been widely adopted and utilised for more than four decades [2]. Other applications of EPS include thermal insulation, compressible inclusion, slope stability, bridge abutment construction, stadium seating construction, and even noise/vibration dampening [3–5].

9- Conclusion

Expanded polystyrene appears to be a versatile material that can be used in a myriad of geotechnical engineering applications, particularly in pavement construction. This is possible due to the interesting mechanical properties of EPS geofoam. Most notably, its lightweight character, which allows it to be an excellent fill material, its low thermal conductivity, which makes it a suitable pavement insulator in cold climates, its compressibility, which facilitates its application in the protection of underground services, and finally, its vibration dampening qualities that makes it a potential vibration dampener.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ژئوفوم پلی استایرنی منبسط شده در ساخت و ساز پیاده رو

Expanded polystyrene geofoam in pavement construction