دانلود پایان نامه : تهیه و تعیین مشخصات نانوکامپوزیت­های زیست تجزیه پذیر نشاسته- پلی وینیل الکل- کادمیم (II) سولفید

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته شیمی

گرایش : شیمی فیزیک

عنوان : تهیه و تعیین مشخصات نانوکامپوزیت­های زیست تجزیه پذیر نشاسته- پلی وینیل الکل- کادمیم (II) سولفید

دانشگاه کاشان

دانشکده شیمی

گروه شیمی فیزیک

 

پایان نامه

جهت ا­خذ درجه کارشناسی ارشد

در رشته شیمی گرایش شیمی فیزیک

 

عنوان

تهیه و تعیین مشخصات نانوکامپوزیت­های زیست تجزیه پذیر

نشاسته- پلی وینیل الکل- کادمیم (II) سولفید

 

استاد راهنما:

پروفسور محسن محسن­­نیا

شهریور ماه 1391

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)ﭼﻜﻴدهدر سال­های اخیر، تحقیقات بر روی نانوکامپوزیت­های پلیمری توجه زیادی را به خود جلب کرده است و این به دلیل خواص مکانیکی، حرارتی، نوری و شیمی فیزیکی بهبود یافته این پلیمرها نسبت به پلیمر خالص و کامپوزیت­های معمولی است. در دهه­های گذشته توجه محققان بر روی نانوکامپوزیت­های پلیمری – خاک رس متمرکز بوده است در حالی که در چند سال اخیر توجه به سمت انواع دیگر نانوذرات معدنی به منظور بهبود خواص جلب شده است.پلی وینیل الکل (PVA)، یکی از پلیمرهای سنتزی سازگار با طبیعت و محلول در آب است که دارای خواص بسیار عالی می­باشد. این پلیمر به عنوان یک محصول تجاری و صنعتی ارزشمند، از نظر حلالیت و زیست تخریب پذیر بودن آسیب کمی به محیط زیست می­رساند و به همین دلیل مورد توجه محققین و صنعت­گران قرار گرفته است. با وجود این، خواص پلی وینیل الکل می­تواند توسط پخش نانوذرات معدنی گوناگون در ماتریس پلیمری بهبود یابد.در این پژوهش، نانوذرات CdS به روش هم­رسوبی ساخته شده است. نانوکامپوزیت Starch/PVA/CdS نیز با اضافه کردن نانوذرات سنتزی به پلیمر توسط روش فرآوری محلول تهیه شده است. در راستای این پژوهش ساختار نانوذرات و نانوکامپوزیت­های تهیه شده توسط الگوی پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی انرژی پراش اشعه ایکس (EDX) مورد بررسی قرار گرفته شد. هم­چنین در این پژوهش خواص مکانیکی، حرارتی، نوری، جذب آب و تخریب آنزیمی نمونه­ها مورد بررسی قرار گرفت و سپس نتایج حاصل در مورد بعضی از نمونه­ها با یکدیگر مقایسه شد.کلمات کلیدی: پلی وینیل الکل، نشاسته، نانوکامپوزیت، نانوذرات، فرآوری محلول، خواص نانوکامپوزیت، زیست تجزیه­پذیرفهرست مطالبعنوان                                                                                                              صفحهفصل اول: مقدمه1-1- فن­آوری نانو چیست...............................................................................................................................................11-2- مقدمه­ای بر پلیمرها...............................................................................................................................................21-3-روش­های سنتز نانوذرات....................................................................................................................................... 51-3-1-روش­های شیمیایی..................................................................................................................................... 51-3-1-1-ته نشینی و رسوب دهی شیمیایی............................................................................................... 51-3-1-2-سل-ژل............................................................................................................................................... 51-3-1-3-پیش ماده­ی پلیمری........................................................................................................................ 61-3-1-4-میکروامولسیون.................................................................................................................................. 61-3-1-5-هیدروترمال........................................................................................................................................ 61-3-1-6-سنتز به کمک احتراق...................................................................................................................... 71-3-2-روش­های فیزیکی– شیمیایی..................................................................................................................... 71-3-2-1-تجزیه حرارتی افشانه­ای.................................................................................................................... 71-3-2-2-تغلیظ گاز............................................................................................................................................. 71-3-2-3-سایش مکانیکی................................................................................................................................... 71-3-2-4-روش اولتراسونیک.............................................................................................................................. 81-3-2-5-سیالات فوق بحرانی........................................................................................................................... 8 آ 1-4-کامپوزیت­ها.............................................................................................................................................................. 81-4-1-انواع کامپوزیت­ها.......................................................................................................................................... 91-4-1-1-کامپوزیت­های لیفی.......................................................................................................................... 91-4-1-2-کامپوزیت­های پودری....................................................................................................................... 91-5-تاریخچه فن­آوری نانوکامپوزیت......................................................................................................................... 101-6-نانوکامپوزیت­ها....................................................................................................................................................... 111-7-انواع نانوکامپوزیت................................................................................................................................................. 121-7-1-نانوکامپوزیت­ها بر اساس اجزای تشکیل­دهنده.................................................................................... 121-7-2-نانوکامپوزیت­ها بر اساس ابعاد ذرات پراکنده....................................................................................... 121-7-3-نانوکامپوزیت­ها بر اساس ماده زمینه..................................................................................................... 131-7-3-1-نانوکامپوزیت­های زمینه پلیمری................................................................................................... 131-7-3-2-نانوکامپوزیت­های زمینه سرامیکی................................................................................................ 131-7-3-3-نانوکامپوزیت­های زمینه فلزی-سرامیکی.................................................................................... 141-7-3-4-نانوکامپوزیت­های زمینه فلزی....................................................................................................... 141-8-مزایا ومعایب نانوکامپوزیت­ها.............................................................................................................................. 141-9-روش­های تهیه نانوکامپوزیت­ها.......................................................................................................................... 161-9-1-مخلوط­سازی مستقیم................................................................................................................................ 161-9-2-فرآوری محلول............................................................................................................................................ 161-9-3-پلیمریزاسیون درجا.................................................................................................................................... 17 ب 1-9-4-روش سل-ژل............................................................................................................................................. 171-9-5-سنتز با استفاده از تمپلیت­ها................................................................................................................... 181-10-ضرورت توجه به نانوکامپوزیت­های پلیمری................................................................................................. 191-11-کاربردهای نانوکامپوزیت­ها............................................................................................................................... 191-12- اهداف تهیه نانوکامپوزیت­های پلیمری........................................................................................................ 201-13- انواع پرکننده­ها با ابعاد نانو............................................................................................................................. 211-13-1- لایه­ای...................................................................................................................................................... 211-13-2- لیفی......................................................................................................................................................... 211-13-3-کروی......................................................................................................................................................... 211-14- معرفی پلی وینیل الکل................................................................................................................................... 221-14-1-خواص فیزیکی پلی وینیل الکل.......................................................................................................... 231-14-1-1- نقطه ذوب و تبلور...................................................................................................................... 231-14-1-2- دمای شیشه­ای شدن................................................................................................................. 241-14-1-3- قابلیت انحلال............................................................................................................................... 241-15-تخریب پلیمرها.................................................................................................................................................... 251-15-1-انواع تخریب............................................................................................................................................... 261-15-1-1-تخریب حرارتی................................................................................................................................ 261-15-1-2-تخریب مکانیکی.............................................................................................................................. 26 ج 1-15-1-3-تخریب با آب (تخریب هیدرولیکی)............................................................................................ 261-15-1-4-تخریب با امواج مافوق صوت......................................................................................................... 261-15-1-5-تخریب شیمیایی.............................................................................................................................. 271-15-1-6-تخریب با تشعشع............................................................................................................................. 271-15-1-7-زیست تخریب شدن........................................................................................................................ 271-16-پلاستیک­های زیست تخریب پذیر.................................................................................................................... 271-17-زیست تخریب پذیری در پلیمرها..................................................................................................................... 271-17-1-پلیمرهای زیست تخریب پذیر طبیعی................................................................................................... 291 -17-2-پلیمرهای زیست تخریب پذیر سنتزی................................................................................................. 291-18-عوامل موثر بر زیست تخریب پذیری پلیمرها................................................................................................ 301-19-روش­های زیست تخریب پذیری....................................................................................................................... 301-19-1-میکروارگانیسم­ها........................................................................................................................................ 311-19-1-1-فرآیند هوازی (در حضور اکسیژن)............................................................................................... 311-19-1-2-فرآیند غیر هوازی (در غیاب اکسیژن)......................................................................................... 311-19-2-آنزیم­ها.......................................................................................................................................................... 311-20-کاربرد پلیمرهای زیست تخریب پذیر............................................................................................................. 311-21-روش­های تخریب پلیمرهای زیست تخریب پذیر......................................................................................... 321-21-1-تخریب از طریق نور.................................................................................................................................. 32 د 1-21-2-تخریب از طریق میکروبی....................................................................................................................... 321-21-3-تخریب شیمیایی....................................................................................................................................... 331-22-روش­های شناسایی نانوکامپوزیت­ها................................................................................................................ 331-22-1-استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)................................................................................................ 331-22-2-استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)........................................................................... 351-22-3-استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)........................................................................... 361-22-4-استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM).................................................................................. 37فصل دوم: بخش تجربی2-1-وسایل، مواد و دستگاه­های مورد استفاده......................................................................................................... 392-1-1-وسایل آزمایشگاهی..................................................................................................................................... 392-1-2-مواد شیمیایی............................................................................................................................................... 392-2-تعیین جرم مولکولی............................................................................................................................................. 412-3-تهیه نمونه­ها........................................................................................................................................................... 442-3-1-آماده سازی نانو ذرات................................................................................................................................. 442-3-1-1-روش تهیه­ی نانوذرات CdS.................................................................................................................442-3-2-آماده سازی نمونه­های نانو کامپوزیتی......................................................................................................452-3-2-1-روش تهیه کامپوزیتStarch/PVA ............................................................................................. 452-3-2-2- روش تهیه نانوکامپوزیتStarch/PVA/CdS .......................................................................... 462-4-اندازه­گیری­ها.......................................................................................................................................................... 46 ه 2-4-1-بررسی ساختار............................................................................................................................................ 472-4-1-1- پراش پرتو ایکس (XRD)........................................................................................................... 472-4-1-2- میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM).................................................................................... 472-4-1-3-طیف سنجی انرژی پراش اشعه ایکس (EDX)....................................................................... 482-4-2- خواص مکانیکی........................................................................................................................................ 482-4-3-خواص حرارتی........................................................................................................................................... 502-4-3-2-آنالیز گرماسنج دیفرانسیلی روبشی (DSC).......................................................................... 502-4-4- طیف سنجی مرئی- فرابنفش (UV-VIS)....................................................................................... 502-5- بررسی جذب آب نانوکامپوزیت­ها................................................................................................................... 512-6- بررسی تخریب آنزیمی...................................................................................................................................... 54فصل سوم: بحث و نتیجه­گیری.3-1-مقدمه..................................................................................................................................................................... 573-2- تعیین جرم مولکولی پلی وینیل الکل............................................................................................................ 583-3- شناسایی ساختار نانوذرات CdS.................................................................................................................... 583-3-1- نتایج XRD........................................................................................................................................... 583-3-2- نتایج SEM........................................................................................................................................... 603-4- شناسایی نانوکامپوزیت­ها................................................................................................................................. 663-4-1- نتایج XRD .......................................................................................................................................... 623-4-2- نتایج SEM........................................................................................................................................... 633-4-3- نتایج EDX........................................................................................................................................... 64و3-5- بررسی خواص نانوکامپوزیت­های Starch/PVA/CdS....................................................................... 663-5-1- نتایج آزمون مکانیکی تنش- کرنش.................................................................................................. 663-5-2- نتایج آزمون حرارتی (DSC)............................................................................................................. 703-5-3- نتایج جذب نور مرئی- فرابنفش............................... ........................................................................ 743-5-4- نتایج آزمون جذب آب......................................................................................................................... 783-5-5- نتایج آزمون تخریب آنزیمی................................................................................................................833-5- نتیجه­گیری........................................................................................................................................................ 87فهرست منابع.................................................................................................................................................................89فهرست جدول­هاعنوان                                                                                                            صفحهجدول (2-1)-انواع مواد شیمیایی مورد استفاده................................................................................................. 40جدول (3-1)- زمان ریزش محلول­ها با غلظت­های مختلف در ویسکومتر استوالد...................................... 62جدول (3-2)- درصد تقریبی عناصر موجود در نانوکامپوزیت Starch/PVA/CdS.............................. 70جدول (3-3)- داده­های آزمون کشش................................................................................................................. 71جدول (3-4)- داده­های مربوط به آزمون کالریمتری روبشی تفاضلی (DSC)........................................... 78جدول (3-5)- داده­های مربوط به باند گپ نمونه­های نانوکامپوزیتی............................................................ 80 فهرست شکل­هاعنوان                                                                                                                               صفحهشکل (1-1)- فرمول شیمیایی پلی وینیل الکل.................................................................................................... 22شکل (1-2) دستگاه پراش اشعه ایکس................................................................................................................... 34شکل (1-3) دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی............................................................................................. 36شکل (1-4) دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری............................................................................................. 37شکل (1-5) دستگاه میکروسکوپ نیروی اتمی.................................................................................................... 38شکل (2-1)- دستگاه تست کشش مورد استفاده در این پژوهش................................................................... 52شکل (3-1)- الگوی XRD نانوذرات CdS........................................................................................................ 63شکل (3-2)- تصاویر SEM مربوط به نانوذرات CdS..................................................................................... 65شکل (3-3)- الگوی XRD مربوط به نانوکامپوزیت Starch/PVA/CdS.............................................. 67شکل (3-4)- تصاویر SEM مربوط به نانوکامپوزیت­های Starch/PVA/CdS..................................... 68شکل (3-5)- آنالیز عنصری (EDX) مربوط به نانوکامپوزیت Starch/PVA/CdS............................. 69شکل (3-6)- آزمون Tensile............................................................................................................................... 72شکل (3-7)- آزمون DSC. ترموگرام مربوط به ماتریس پلیمری Starch/PVA.................................. 77شکل (3-8)- آزمون DSC. ترموگرام مربوط به نانوکامپوزیت Starch/PVA/CdS (5%).............. 77شکل (3-9)- طیف UV-Vis مربوط به نانوکامپوزیت­های Starch/PVA/CdS................................ 79فهرست نمودارهاعنوان                                                                                                                             صفحهنمودار (3-1)- تاًثیر مقدار نانوذره CdS بر روی استحکام کششی............................................................... 73نمودار (3-2)- تاًثیر مقدار نانوذرات CdS بر روی مدول کشسانی............................................................... 74نمودار (3-3)- تاًثیر مقدار نانوذرات CdS بر روی ازدیاد طول...................................................................... 75نمودار (3-4)- بررسی اثر زمان و مقدار نانوذرات CdS بر روی وزن نمونه­های آبدار نانوکامپوزیتی..... 81نمودار (3-5)- بررسی اثر زمان و مقدار نانوذرات CdS بر روی درجه­ی جذب آب نمونه­ها................... 82نمودار (3-6)- تاًثیر افزایش نانوذرات CdS بر روی تخریب آنزیمی نانوکامپوزیت­ها................................. 83فهرست علائم و اختصارات AFM               Atomic ForceDSC                Differential Scanning CalorimetryDED                Degree of enzymatic degradationEDX                Energy Dispersive X-ray spectroscopy               XRD                X-ray DiffractionPVA                Polyvinyl AlcoholPVAC             Polyvinyl AcetateS                      StarchSEM               Scanning Electron MicroscopyTGA               Termal Gravimetric Analysis   TEM               Transmission Electron Microscoperpm                 revolution per minute  nm                   nanometerMpa                Mega pascalWAC              Water Absorption Capability    -فن­آوری نانو چیست؟فن­آوری نانو واژه­ای است کلی که به تمام فن­آوری­های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می­شود. معمولاٌ منظور از مقیاس نانو ابعادی در حدود یک تا 100 نانومتر می­باشد. (1 نانومتر یک میلیاردم متر است) [1]. اولین جرقه فن­آوری نانو در سال 1959 زده شد. در این سال ریچارد فاینمن[1] طی یک سخنرانی با عنوان (فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد) ایده فن­آوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده­ای نزدیک می­توانیم مولکول­ها و اتم­ها را به صورت مستقیم دست­کاری کنیم [2].نانو­مواد در سال­های اخیر به علت کارایی بالایی که در حوزه­های وسیعی از زمینه­های مختلف دانش مانند الکترونیک، کاتالیست، سرامیک، ذخیره داده­های مغناطیسی و.... دارند، گسترش قابل توجهی یافته­اند. در حقیقت برای تحقق نیاز­های فن­آورانه در زمینه­های یاد شده با استفاده از نانو­مواد، اندازه مواد در ابعاد طول، عرض و یا ارتفاع تا مقیاس نانومتری کاهش می­یابد. با کاهش اندازه مواد تا ابعاد نانومتری، خواص مکانیکی و فیزیکی مواد بهبود قابل توجهی پیدا می­کند، به طور مثال استحکام مکانیکی و به ویژه مقاومت الکتریکی و حرارتی افزایش می­یابد [3].نانومواد را می­توان در یک طبقه­بندی کلی، به دو دسته نانو­بلور­ها و نانوذرات تقسیم کرد:1-نانوبلور­ها: عبارتند از مواد چند بلوری با اندازه دانه­های کمتر از nm100.2-نانوذرات: عبارتند از ذرات بسیار کوچک با ابعاد ریز (کمتر از nm100) که به عنوان بلوک­های ساختمانی نانومواد بلوری در نظر گرفته می­شوند.روش­های جدید تولید نانوذرات عمدتاٌ فرآیند­هایی بر پایه حالت بخار، مایع و جامد می­باشند:روش­های بر پایه بخار:PVD ،CVD ، روش­های پاششی و....روش­های بر پایه مایع: روش سل-ژل، روش­های شیمیایی تر و....روش­های بر پایه جامد: آلیاژ­سازی مکانیکی و.... [4]هدف نانوتکنولوژی بهره­برداری از خواص نانوساختار­ها با کنترل ساختار­ها در سطوح اتمی و مولکولی است. نانوساختار­ها طبق تعریف به مواد و ساختار­هایی گفته می­شود که در یکی از رده­بندی­های زیر قرار گیرند [5]:نانوساختار­های صفر بعدی: ساختار­هایی که هر سه بعد آن­ها کمتر از 100 نانومتر باشد. مانند نانوذرات، نانوپودر­ها، نانوخوشه­ها[2].نانوساختار­های یک بعدی: به مواد و ساختار­هایی اطلاق می­شود که دو بعد از سه بعد آن­ها کمتر از 100 نانومتر باشد. مانند نانوسیم­ها[3] و نانولوله­ها.نانوساختار­های دو بعدی: به مواد و ساختار­هایی می­گویند که دارای یک بعد کمتر از 100 نانومتر باشد. مانند لایه­های نازک و کلی­ها[4].نانوساختار­های سه بعدی: ساختار­هایی هستند که دارای حفرات نانوساختار هستند مانند زئولیت­ها[5] [6].تعداد صفحه : 116قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید