مقدمه :
پلی پروپیلن که از خانواده پلی الفینها می باشد به واکنشهای فتو شیمیایی و یا اکسیداسیون نوری بسیار حساس می باشد . و این مورد ، موضوع تحقیقات زیادی بوده است . در بحث فتواکسیداسیون دوگروه تحقیقات انجام شده :
1- پایدارسازی و افزایش عمر مفید این پلیمر در برابر نورطبیعی .
2- مطالعه مکانیزم تخریب جهت تولید پلیمری که به سرعت تخریب شود و قابل بازیافت و سازگار با محیط باشد .
مکانیزم عمل تخریب بسیار پیچیده می باشد . به عوامل بسیار متعددی از جمله : پیشرفت واکنشهای خودبخودی ، ساختار فیزیکی پلیمر ، میزان نور ، اکسیژن ، تنشهای قبلی وبعدی و ……..وابسته است .در این تحقیق الیاف PP تحت تاثیر اشعهUV بصورت تنها همراه TiO2، H2O2 ،H2O قرار گرفته است و سپس آزمایشات مختلفی با توجه به امکانات موجود بر روی آن انجام شده است .

فهرست مطالب

چکیده ………………………………………………………………………………………………………….. الف
مقدمه……………………………………………………………………………………………………………….ب

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول – مروری بر مقالات

پلی پروپیلن مهمترین الیاف پلی الفینی می باشد که به گروه الیاف مصنوعی تعلق دارد . مواد اولیه ساخت پلی پرو پیلن دو عنصر کربن و هیدروژن است . پروپیلن گازی است که در دمای C˚ 47- و فشار mmHg 760 به مایع تبدیل می شود . پلی پروپیلن از پلیمری شدن پروپیلن حاصل می شود که با استفاده ازکاتا لیزور مناسب واکنش انجام می پذیرد . در پلی پروپیلن ایزو تاکتیک 1 تمام گروههای متیل در یک طرف مولکول زنجیره ای قرار دارند و از نظر نظم فضایی محلهای مشابهی دارند . درپلی پروپیلن اتاکتیک2 گروههای متیل بطور تصادفی در دو طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرند . بنابراین مولکول تقارن و نظم فضایی نخواهد داشت و نظم بلوری نیز بوجود نخواهد آمد . حالت سوم شکل فضایی سیندیو تاکتیک 3 است که در آن گروههای متیل ، یک در میان در دو طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرند . در نتیجه مولکولها تقارن و نظم مشخصی خواهند داشت و امکان متبلور شدن آنها زیاد است [1]. با توجه به شرایط سرد کردن ، ساختار بلورین پلی پروپیلن دو شکل متفاوت پیدا می کند . چنانچه پلی پروپیلن مذاب سریعا سرد گردد ساختار بلورین ناپایدار که پارا کریستالین و یا سمکتیک نام دارد شکل می گیرد . چنانچه پلی پروپیلن مذاب به آرا می سرد گردد ساختار بلورین معروف به منو کلینیک بوجود می آید . حرارت دادن پلی پروپیلن از نوع پارا کریستا لین به بیش از C˚80 باعث تغییر ساختار بلورین آن به شکل منوکلینیک می گردد . در الیاف پلی الفینی ، پیوندهای شیمیایی و یونی بین ماکرومولکولهای پلی پروپیلن وجود نداشته و نیروهای بین زنجیره ای به نیروی واندر والس محدود می گردد . از اینرو برای کسب خواص فیزیکی مناسب باید وزن مولکولی الیاف پلی الفینی در مقایسه با الیاف دیگر بالاتر انتخاب گردد [2] .

1- 1- پروپیلن……………………………………………………………………………………………………….. 1
1- 2- مواد افزودنیPP….ا…………………………………………………………………………………………… 1
1- 3- تاثیر حلالها و مواد شیمیایی برPP….ا……………………………………………………………………….. 2
1- 4- معایب و مزایای الیاف PP ..ا…………………………………………………………………………………… 2
1- 5- رنگرزی الیاف PP…ا……………………………………………………………………………………………… 3
1-6- انواع فرایندهای تخریبی……………………………………………………………………………………………3
1- 7- واکنشهای اکسایشی …………………………………………………………………………………………… 4
1- 8- تعیین شاخص های کربونیل و هیدروکسیل……………………………………………………………………..7
1- 9- اندازه گیری هیدروپراکسید…………………………………………………………………………………………8
1- 10- واکنشهای فتوشیمیایی………………………………………………………………………………………… 8
1- 11- فرایندهای جذب نور……………………………………………………………………………………………. 9
1- 12- فرایندهای اولیه……………………………………………………………………………………………….. 10
1- 13- فرایندهای ثانویه ……………………………………………………………………………………………… 12
1- 14- آثار تخریب …………………………………………………………………………………………………… 13
1- 15- عوامل موثر در تخریب ………………………………………………………………………………………. 13
1- 16- آنالیز FTIR محصولات واکنش………………………………………………………………………………… 14
1- 17- مکانیسم کلی تخریب اکسایش نوری پلیمرها ……………………………………………………………… 27
1- 18- مشخصات کلی لامپهای تولید کننده اشعه UV موجود……………………………………………………… 28
13 1- 18- 1- منابع نوری اکسایمر………………………………………………………………………………………29.
1-18-2- لامپهایUV-A …….ا…………………………………………………………………………………………… 30
1-18-3- لامپهای UV-C……ا……………………………………………………………………………………………..31

لیاف خام )( A,

لیاف خام )( A,

فصل دوم –تجربیات

در این فصل مواد و دستگاههای مورد استفاده در این پروژه بررسی می شود وهمچنین شرایط کار و روش آزمونها توضیح داده می شود .2-1- مواد :
نخ : نخ مورد استفاده دراین پروژه نخ پلی پروپیلن B.C.F ساخت کارخانه نگین مشهد می باشد . نخ پروپیلن B.C.F با نمره dtex 1780 و تعداد 120 فیلامنت می باشد . نخ مورد آزمایش تهیه شده از گرانول شرکت SABIC عربستان با 25=MFI در Kg ، 230 ˚C 16,2 می باشد . نام تجاری این گرانول PP512 است . دستگاه اکسترودر فیلتکو ساخت ایتا لیا با قطر mm 90 می باشد . سرعت عبور نخ m/min 1310 و سرعت تولید اکسترودر Kg/hr 200 می باشد .H2O2 :آب اکسیژنه مصرفی ایرانی و ساخت شرکت باران می باشد با در صد خلوص 35-33% دردسته بندی آزمایشها عدد قبل از “/” زمان تابش اشعه می باشد .
2-2- دستگاه نور دهی ،روش کار ، تهیه مواد و نمونه :
دستگاهی که جهت تابش اشعه UV بر الیاف استفاده شده توسط مجری و تهیه کننده این پروژه ساخته شده است . این دستگاه یک محفظه نور دهی به ابعاد42*30*50 می باشد . از جنس شیشه معمولی که شامل چهار لامپ UV ساخت کشور ژاپن می باشد . لامپ Cm ،UV 42 می باشد . که دستگاه شامل وسایل جانبی همچون پمپ چرخش آب ، پمپ هوادهی ، بخاری ( المنت ) می باشد . نخها بر روی 2 شانه موازی که طول هر کدام Cm 18 است بسته می شود و طول نخها تقریبا Cm 42 می باشد و سطحی در حدود 18×42 بوجود می آید که نخها بدون تنش بر روی شانه بسته شده و در جایگاه مربوطه در دستگاه قرار می گیرد .سپس برطبق برنامه پیش بینی شده نمونه ها ابتدا بصورت خشک با UV تنها در مدت زمان های 5 ، 10 ، 20 ،30 ،100 ساعت نور دهی شد . دستگاه به گونه ای طراحی شده است که 2 لامپ از بالا و 2 لامپ از پایین به فاصله یکسان به نمونه ها نور می دهد و نمونه در وسط کاملا یکنواخت در جایگاه مخصوص سفت می شود .سپس نسخه های بعدی که بصورت زیر می باشد اجرا می شود . H2O و H2O ، UV و UV و آب اکسیژنه با غلظت های متفاوت ، UV، H2O ، آب اکسیژنه با غلظت های متفاوت و 2TiO هر کدام با زمان های متفاوت ، سپس نمونه ها خارج و آبکشی می شوند .2-4- اندازه گیری خواص مکانیکی :برای اندازه گیری خواص مکانیکی ( استحکام ، ازدیاد طول تا حد پارگی ، کار تا حد پارگی و …… ) نمونه ها از دستگاه Tensomaxx7000 ساخت کشور هندوستان استفاده شده است ، که بر اساس نرخ ثابت ازدیاد طول ( Constant Rate of Elongation ) کار می کند . با Pre Tension = 0.5 CN/Tex و طول اولیه mm200 و سرعت mm/min 5000 که برای کار آماری 20 عدد نخ از هر نمونه آزمایش شده است . با این دستگاه ، نیرو ، مدت زمان پارگی ، ازدیاد طول تا حد پارگی ، تناسیتی ، کار تا حد پارگی و مدول اولیه محاسبه شده است که میانگین و انحراف معیار 20نمونه آزمایشی در جدولی آمده است و همچنین جهت مقایسه نمودارهای آنها رسم شده است و نمره دستگاه نمونه که با دستگاه کلاف پیچ شرکت ریس سنج اندازه گیری شده Tex 178 می باشد .

2- 1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………….. 31
2- 2- مواد…………………………………………………………………………………………………………… 31

2- 3- دستگاه نور دهی ،روش کار ، تهیه مواد و نمونه…………………………………………………………. .31
2- 4- اندازه گیری خواص مکانیکی…………………………………………………………………………………..32
2- 5- میکروسکوپ الکترونی…………………………………………………………………………………………32
2- 6- رنگرزی و لکه گذاری……………………………………………………………………………………………..32
2- 7- اشعه X……ا…………………………………………………………………………………………………….. 33
2-.8- طیف سنجی مادون قرمز FTIR…..ا……………………………………………………………………………. 33

1

فصل سوم – بحث و نتیجه گیری

تغییر در خواص مکانیکی از آشکارترین آثار نوردهی به پلی پروپیلن است . در کل برحسب زمان اکسیداسیون نوری افت قابل ملاحظه ای در خواص مکانیکی الیاف پلی پروپیلن ظاهر می شود . همانطور که در جدول 3-1 تا 3-4 نشان می دهد در نمونه هایی که اثر UV تنها داشته ایم مشاهده می شود که با افزایش زمان نوردهی کاهش تمام خواص مکانیکی را داریم . بطوریکه در مدت زمان کمتر از 30 ساعت تابش، نیرو تاحد پارگی به 5/1 مقدار اولیه خود می رسد در صورتیکه در همین مدت زمان میزان ازدیاد طول تاحد پارگی به 10/1 مقدار اولیه خود می رسد و کار تاحد پارگی در این زمان به 60/1 مقدار اولیه خود می رسد کار تاحد پارگی برابر با سطح زیر منحنی نیرو – ازدیاد طول است ودر نتیجه این مقدار نسبت دو پارامتر نیرو و ازدیادطول تا حد پارگی است و به نظر می رسد شاخص مناسب تری باشد . در مرحله ای که آب در سیستم وجود دارد میزان کاهش خواص مکانیکی کمتر می شود که می تواند به دو علت باشد : یکی جذب اشعه UV توسط آب که باعث می شود انرژی کمتری به لیف برسد ، دیگر اینکه 2O هوا بیشتر از 2O آب است . در این مرحله نیرو تاحد پارگی بعد از 30 ساعت به 65% مقدار اولیه خود می رسد و در همین زمان ازدیاد طول تاحد پارگی به 50% مقدار اولیه خود می رسد و در طی این مدت کار تاحد پارگی به 30% مقدار اولیه خود می رسد .

3-.1- خواص مکانیکی………………………………………………………………………………………………………34
3- 2- بررسی عکسهای میکروسکوپ الکترونی ……………………………………………………………………….. 44
3- 3- رنگرزی………………………………………………………………………………………………………………….49
3- 4- اشعه X…ا……………………………………………………………………………………………………………. 55
3- 5- طیف سنجی مادون قرمز FTIR……ا………………………………………………………………………………. 55
3- 6- نتیجه گیری کلی……………………………………………………………………………………………………….56
..مراجع فارسی ………………………………………………………………………………………………………………58
..مراجع لاتین ………………………………………………………………………………………………………………….59

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

جدول ها

جدول3-1- نیرو تا حد پارگی………………………………………………………………………………………………… 37
جدول3-2جدول ازدیاد طول تا حد پارگی…………………………………………………………………………………… 38
جدول3-3 تناسیتی…………………………………………………………………………………………………………… 39
جدول3-4کار تا حد پارگی……………………………………………………………………………………………………. 40
جدول 3-5- درصد کریستالینی الیاف PP بعد از اکسیداسیون…………………………………………………………… 54

نمودارها

نمودار3-1-نیرو تا حد پارگی………………………………………………………………………………………………… 41
نمودار3-2 ازدیاد طول تا حد پارگی………………………………………………………………………………………….. 44

شکل ها
شکل 1- 1- منحنی نوعی تولید محصولات شیمیایی در اکسایش حرارتی پلی اتیلن
بر حسب زمان…………………………………………………………………………………………………………………… 6
7.شکل1-2- سرعت تخریب پلی پروپیلن آمرف،قالبگیری شده و تک بلور در C o130که توسط برداشت اکسیژن اندازه گیری شده است………………………………………… …………………………………………………………………………………..7
.شکل 1- 3- اندازه گیری شاخص کربونیل…………………………………………………………………………………….8
.شکل٣- ١:الیاف خام……………………………………………………………………………………………………………45
.شکل٣-٢: ١٠٠ ساعت UV…ا……………………………………………………………………………………………….46
46..شکل۳-۳: ۳۰ساعت UV….ا……………………………………………………………………………………………..46
.شکل۳-۴: ۵ ساعت UV….ا………………………………………………………………………………………………….47
شکل ۳-۵: ۱۰۰ساعتUV + آب…………………………………………………………………………………………… .47
.شکل ٣-۶: ٣٠ ساعت UV+آب…………………………………………………………………………………………….47
.شکل۳-۷: ۵ ساعتUV +آب……………………………………………………………………………………………….48
شکل۳-۸ : ۳۰ساعت uvآب۳% آب اکسیژنه…………………………………………………………………………….. 48
.شکل۳-۹ : ۵ ساعت UVآب+ ۳% آب اکسیژنه+ دی اکسید تیتانی م…………………………………………………48
.شکل۳-۱۰ : ۳۰ ساعت UV + آب + اب اکسیژنه ۳% +دی اکسید تیتانی م………………………………………….49
.شکل۳-۱۱ : ۳۰ ساعت آب اکسیژنه خالص………………………………………………………………………………..50
.شکل۳-۱۲: ۳۰ ساعت اب اکسیژنه + دی اکسید تیتانی م…………………………………………………………….51
.شکل 3- 13 نمونه های رنگرزی شده……………………………………………………………………………………..52
.شکل 3- 14 نمونه های رنگرزی شده………………………………………………………………………………………23
.شکل 3- 15 نمونه های رنگرزی شده……………………………………………………………………………………….53
شکل 3- 16- تغییرات اندیس کربونیل …………………………………………………………………………………………55
..شکل 3- 17- تغییرات اندیس هیدروکسیل ……………………………………………………………………………….55
.شکل 3- 18- تغییرات محدوده 3200- 3600………………………………………………………………………………56
شکل 3- 19- تغییرات محدوده 1650- 1800…………………………………………………………………………….. .56

 

Abstract:
Polypropylene is from polyolefines group that is inherently sensitive to photochemical and photo-oxidation reactions and this case is acuter in the presence of UVradiation . Two kinds of research has been conducted in the photo-oxidation discussion :
1abilizing and increasing polymer life expectancy against the natural light2. The study of the mechanism to produce a polymer to be quickly disintegrated and to be recyclable and adaptable to the enviroment . The samples provided have been from BCF polypropylene with 1780 dtex and 120 filaments made from the granule of Sabic Incorporations to carry out the experiments . Whle proceeding the spinning process,no light stabilizer has been added to the filaments . The samples were positioned in various intervals (5,10,20,30and 100 Hours) in a particular device designed for this project exposed to UV radiation and under the influence of some chemicals (H2O,H2O2 ,TiO2The samples were examined by different techniques such asFTIR, elongation to the rupture , force to the rupture,work to the rupture ,tenacity , dyeing , X-Ray and SEMAfter UV radiation , only mechanical properties greatly declined . Elongation to the rupture decreases faster than force to the rupture in order for the strenght to reach 1/5 of its primary amount and for the elongation to reach 1/10 of its primary amount in 30 hours and after 100 hours, by radiating merely UX,the sample gets into powderThe presence of water next to UX ray and the yarn under experiment causes the decline of mechanical properties to be less proportional to the phase of UV ray , but any how we do have the decrease of mechanical properties . By adding H2o2 and Tio2 to two different baths , H2O , H2O2,UV+ the yarn and H2O,H2O2,TiO2,UV+ the yarn , it was observed that mechanical properties have no change in contrast to the previous timesThe best dye ability with yellow 3 disperse dyes is related to the sample exposed to only UV ray for 30 hours and other samples had no significant variance . Based on SEM , deep and multiple tracks are clearly vivid in the only 100-hour UV sample. Christalinity decrease (X-Ray) from 53.31% in the raw sample to 35.81% in the only 100-hour UV sample and 48.01% in the 100-hour UV and H2O is observed . Carbonile and hydroxile group increase is seen in some of the samples , and in christalinity calculation based on FTIR , christalinity increase by oxidizing increase is observed.

 


 


 مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان