جداشدگی

طور منظم وارد میسل‌ها شده و وقتی دما به دمای فعال شدن آغازگر رسید آغازگر تولید رادیکال کرد و همچنین سرعت پلیمریزاسیون را افزایش داد و سرعت تولید حرارت را نیز کنترل کرد. سرعت تجزیه آمونیوم پرسولفات در فاز آبی حاوی پلی وینیل الکل در کنار ماده فعال سطحی غیر یونی نونیل فنل اتوکسیلات و آنیونی سدیم تارتارات افزایش می‌یابد. رادیکال‌ها با مونومرها‌ی درون میسل‌ها ترکیب شده و با گذشت زمان و نفوذ مونومرها به داخل میسل‌ها زنجیر پلیمری در داخل میسل‌ها تشکیل و بزرگتر می‌شود. با توجه به سینتیک پلیمریزاسیون امولسیونی با افزایش مقدار آغازگر طول زنجیر پلیمری بزرگتر و جرم ملکولی رزین اکریلیکی افزایش می‌یابد. شاید به همین دلیل افزایش مقدار آغازگر باعث افزایش استحکام چسبندگی جداشدگی شده است. حاصل جمع این زنجیرهای پلیمری شناور در آب همان شیرابه است. روند افزایش استحکام چسبندگی جداشدگی با افزایش مقدار آغازگر به دست آمد. در نتیجه سرعت پلیمریزاسیون بالا می‌رود و همزمان جرم مولکولی نیز افزایش می‌یابد. هرگونه مقدار اضافی آغازگر یا عدم فعالیت آن منجر به پلیمریزاسیون ناموفق، انعقاد و ایجاد ژل، کوتاه شدن طول زنجیرهای پلیمری، ایجاد ذرات سوسپانسیون معلق در امولسیون و یا مشکل مونومر آزاد در پایان پلیمریزاسیون می‌شود. احتمال دارد به دلیل بزرگتر شدن بیش از اندازه طول زنجیرهای پلیمری که باعث می‌شود زنجیرهای پلیمری به خود بپیچند که موجب کاهش چسبندگی آن‌ها به سطح می‌شود استحکام چسبندگی جداشدگی کاهش یابد و ویسکوزیته را بالا ببرند. همچنین احتمال دارد یا کوتاه شدن طول زنجیرهای پلیمری و یا سایر اثرهای ناشی از افزایش بیشتر مقدار آغازگر باعث افت خواص رزین به خصوص استحکام چسبندگی جداشدگی شده باشد. بنابراین با افزایش بیشتر مقدار آغازگر استحکام چسبندگی جداشدگی کاهش و ویسکوزیته افزایش یافت.
نتایج به دست آمده از بررسی سوال فرعی دوم با یافته‌های ظهوری و همکاران (۲۰۱۴)، جوانویک و همکاران (۲۰۰۵) کوئه و همکاران (۲۰۱۰) و دونسکو و همکاران (۱۹۹۱) همخوانی دارد. یافته‌های این پژوهشگران نشان می‌دهد که افزایش مقدار آغازگر شاید به دلیل افزایش سرعت پلیمریزاسیون و در نتیجه افزایش طول زنجیر پلیمری که باعث افزایش جرم ملکولی پلیمر می‌شود، باعث افزایش استحکام چسبندگی جداشدگی می‌شود. همچنین کجتنا و همکاران (۲۰۰۸) اثرهای فرآیندهای مختلف و شاخص‌های شیمیایی بر روی خواص چسبندگی (چسبناکی، استحکام چسبندگی جداشدگی و برشی) چسب حساس به فشار اکریلیکی را بررسی کردند. نتایج نشان داد که سرعت واکنش پلیمریزاسیون علاوه بر موارد دیگر به مقدار آغازگر نیز بستگی دارد که افزایش مقدار آغازگر به احتمال زیاد باعث افزایش سرعت پلیمریزاسیون و کاهش وقوع ژل (لخته) می‌شود که منجر به افزایش استحکام چسبندگی جداشدگی شده است.

-کارایی اثر مقدار ماده فعال سطحی بر استحکام چسبندگی جداشدگی و ویسکوزیته چسب‌های حساس به فشار چگونه است؟
در این پژوهش مواد فعال سطحی غیریونی نونیل فنل اتوکسیلات و پلی وینیل الکل در کنار ماده فعال سطحی آنیونی سدیم تارتارات استفاده شد. ماده فعال سطحی غیریونی تحمل الکترولیت اضافی، پایداری در برابر برش مکانیکی و پایداری سرمایش-گرمایش و ماده فعال سطحی آنیونی مرحله هسته زایی (نحوه تشکیل ذرات شیرابه) را کنترل می‌کند. مخلوط این مواد فعال سطحی غیریونی و آنیونی در کنار هم پایداری بیشتری را ایجاد می‌کند. ساختار شیمیایی مواد فعال سطحی اغلب شامل یک مولکول به نسبت طولانی با یک انتهای آب گریز و انتهای دیگر آب دوست می‌باشد قسمت آب گریز این مواد (یک دنباله هیدروکربنی طولانی) با رزین سازگار بوده و در جهت آن حرکت می‌کند در حالیکه قسمت آب دوست به سمت بیرون جهت گیری نموده (به سمت فاز آب) و با احاطه نمودن رزین باعث سازگاری آن با آب می‌شود. تعداد زیادی مولکول ماده فعال سطحی می‌توانند در توده محلول به هم وصل شده و تشکیل توده‌ای به نام میسل ‌دهند. وقتی میسل‌ها شروع به تشکیل شدن کردند دم آنها تشکیل یک هسته مانند یک قطره روغن و سر یونی آنها یک پوسته بیرونی می‌سازد که تماس مطلوب با آب را بهبود می‌بخشد. با افزایش تعداد میسل‌ها زمان نفوذ رادیکال‌ها به داخل میسل افزایش می‌یابد به این ترتیب انتشار زنجیر پلیمری برای زمان طولانی تری قبل از پایان ادامه می‌یابد. بنابراین سرعت پلیمریزاسیون، طول زنجیر پلیمری و در نتیجه آن جرم ملکولی رزین به غلظت ماده فعال سطحی وابسته است. پلی وینیل الکل یک پلیمر با قدرت کشسانی بسیار عالی ومقاومت ویژه بسیار بالا است. پلی وینیل الکل از نوع زنجیرهای پلیمری محلول در آب و همچنین خنثی است، این ماده فعال سطحی در سطح مشترک قطره مونومر یا ذره پلیمر جذب می‌شود و از راه پایداری فضایی قطرات یا ذرات را از هم جدا نگه می‌دارد. پایداری فضایی ذره پلیمری رسوب کرده را در برابر لخته شدن پایدار می‌کند. مقدارهای بیشتر از ماده فعال سطحی شاید به دلیل کاهش دادن کشش سطحی آب و جلوگیری از تجمع و به هم چسبیدن قطرات مونومر باعث پایداری پلیمریزاسیون می‌شود و همچنین افزایش غلظت ماده فعال سطحی می‌تواند باعث افزایش دادن تعداد میسل‌ها در نتیجه افزایش سرعت پلیمریزاسیون شود. با افزایش سرعت پلیمریزاسیون طول زنجیر پلیمری افزایش می‌یابد و در نتیجه جرم مولکولی افزایش می‌یابد. احتمالا افزایش جرم مولکولی باعث افزایش است
حکام چسبندگی جداشدگی رزین شد.
نتایج به دست آمده از بررسی سوال فرعی سوم با یافته‌های چو لیم و همکاران (۲۰۱۴)، ظهوری و همکاران (۲۰۱۴)، لزاریدیز و همکاران (۲۰۰۱) و برنارد و همکاران (۱۹۹۷) همخوانی دارد. یافته‌های این پژوهشگران نشان می‌دهد که افزایش مقدار ماده فعال سطحی شاید به دلیل افزایش پایداری پلیمریزاسیون و افزایش جرم ملکولی باعث افزایش استحکام چسبندگی جداشدگی می‌شود.

-کارایی اثر دما بر استحکام چسبندگی جداشدگی و ویسکوزیته چسب‌های حساس به فشار چگونه است؟
دما بر سرعت شکل گیری رادیکال‌های آزاد و خواص ترمودینامیکی پلیمریزاسیون اثر می‌گذارد. از آنجایی که استحکام مواد پلیمری تابع دما می باشد بنابراین با افزایش دما استحکام چسبندگی جداشدگی در ابتدا افزایش شدیدی داشت ولی با افزایش بیشتر دما، استحکام چسبندگی جداشدگی کاهش یافت. به دلیل اینکه پیش امولسیون با سرعت کنترل شده‌ای به محیط پلیمریزاسیون اضافه شد دمای حاصل از واکنش پلیمریزاسیون نیز به طور تقریبی در کنترل بود. با افزایش دما سرعت پلیمریزاسیون افزایش می‌یابد و جرم مولکولی پلیمر تا حدی با افزایش دما بالا می‌رود و شاید به همین دلیل باعث افزایش استحکام چسبندگی جداشدگی می‌شود. در دمای بالاتر استحکام چسبندگی جداشدگی کاهش می‌یابد. افزایش بیش از حد دما باعث افزایش واکنش‌های جانبی (انتقال و پایان) می‌شود. واکنش‌های جانبی که افزایش یابند سرعت پلیمریزاسیون کاهش، جرم مولکولی کاهش و احتمالا در نتیجه استحکام چسبندگی جداشدگی کاهش می‌یابد.
نتایج به دست آمده از بررسی سوال فرعی چهارم با یافته‌های کجتنا و همکاران (۲۰۰۸) و جوانویک و همکاران (۲۰۰۵) همخوانی دارد. یافته‌های این پژوهشگران نشان می‌دهد که استحکام چسبندگی جداشدگی رزین اکریلیک به دمای پلیمریزاسیون نیز بستگی دارد و احتمال دارد استحکام چسبندگی جداشدگی با افزایش دما به دلیل افزایش واکنش‌های جانبی کاهش یافته باشد.

-کارایی اثر نانو ذرات سیلیکات بر استحکام چسبندگی جداشدگی و ویسکوزیته چسب‌های حساس به فشار چگونه است؟
هنگامی که نانوذرات سیلیکات در رزین‌ها مورد استفاده قرار می گیرند، با پراکنده سازی تنش‌ها و تقویت خواص مکانیکی و مقاوم کردن در برابر رطوبت رزین اکریلیکی، استحکام چسبندگی به وجود می آورند. نانو ذرات سیلیکات شامل ذراتی هستند که دارای شکل گلوله ای بوده و یا به صورت ذرات خشک پودر یا به صورت معلق در مایع محلول قابل پخش شدن می باشند، که محلول آن رایج ترین نوع محلول نانو ذرات سیلیکات می باشد. نانوذرات سیلیکات می‌توانند با پلیمریزاسیون یا آمیزش ذوبی (مخلوط شدن با یک پلاستیک مذاب) با پلیمرها ترکیب شوند که در این پژوهش توسط پلیمریزاسیون با رزین اکریلیک ترکیب شدند. بر خلاف انتظار ما در میان سه نمونه تهیه شده از سه نوع از نانو ذرات سیلیکات، افزایشی در استحکام چسبندگی جداشدگی پلیمریزاسیون با نانو ذرات سیلیکات مخلوط شده به روش التراسون (۲%) با توجه به دلایل ذکر شده در فصل اول قسمت ۱-۱-۱۳ و ۱-۱-۱۴ مشاهده شد. نانوذرات سیلیکات پودری و نانو ذرات سیلیکات مخلوط شده بدون التراسون (۲%) اثری بر افزایش استحکام چسبندگی جداشدگی نداشتند.
نتایج به دست آمده از بررسی سوال فرعی پنجم با یافته‌های لواندوسکی (۲۰۱۰)، راولت و همکاران (۲۰۰۸) و لواندوسکی و همکاران (۲۰۰۷) همخوانی داشت. یافته‌های این پژوهشگران نشان می‌دهد که استفاده از نانو ذرات سیلیکات بر استحکام چسبندگی جداشدگی رزین اکریلیکی اثر چندانی ندارد ولی باعث افزایش مقاومت رزین اکریلیکی در برابر رطوبت می‌شود.

۵-۳ نتیجه‌گیری
در مقادیر بالاتر از مقدار بوتیل اکریلات (۵ گرم، ۰۴/۰ مول) و اکریلیک اسید (۵ گرم، ۰۷/۰) مشاهده شد که افزایش کوپلیمر بوتیل اکریلات و اکریلیک اسید باعث افزایش استحکام چسبندگی جداشدگی و کاهش ویسکوزیته رزین اکریلیک شد. در مقادیر بالاتر از بوتیل اکریلات (۱۰ گرم، ۰۸/۰ مول) و اکریلیک اسید (۱۰ گرم، ۱۴/۰ مول) استحکام چسبندگی جداشدگی کاهش یافت و ویسکوزیته افزایش یافت که نشان دهنده این است که بهتر است کوپلیمر اکریلیک اسید و بوتیل اکریلات در مقادیر بالاتر از این محدوده برای ساخت چسب حساس به فشار بهتر است استفاده نشود. حداکثر استحکام چسبندگی جداشدگی در مقدار آغازگر (۲۵/۱ گرم، ۰۰۵/۰ مول) به دست آمد و بعد از این با افزایش مقدار آغازگر استحکام چسبندگی جداشدگی کاهش و ویسکوزیته به شدت افزایش یافت. با افزایش مقدار ماده فعال سطحی استحکام چسبندگی جداشدگی ابتدا روند کاهشی و سپس در مقدارهای بالای (۷۰ گرم، ۶۱/۱ مول) افزایش داشت. در مقدار ماده فعال سطحی (۷۰ گرم، ۶۱/۱ مول) افزایش شدیدی در مقدار ویسکوزیته مشاهده شد و با افزایش بیشتر مقدار ماده فعال سطحی، ویسکوزیته کاهش یافت. بنابراین در مقدار ماده فعال سطحی (۱۰۵ گرم، ۴۱/۲ مول) با ویسکوزیته به نسبت کمتر، بیشترین استحکام چسبندگی جداشدگی به دست آمد. در دماهای بالای Cº ۶۰ استحکام چسبندگی جداشدگی افزایش یافت و در دماهای بالاتر از Cº ۶۵ استحکام چسبندگی جداشدگی کاهش یافت. بهترین دما برای تولید رزین اکریلیک که استحکام چسبندگی جداشدگی بالایی داشته باشد در چنین فرمول بندی Cº ۶۵ بود. با افزایش دما ویسکوزیته ابتدا مقدار کمی داشت سپس در دمای ºC 68 افزایش شدیدی یافت.
استحکام چسبندگی جداشدگی نانو ذرات سیلیکات پودری صفر به دست آمد. بیشترین مقدار استحکام چسبندگی جداشدگی
و ویسکوزیته در نمونه نانو ذرات سیلیکات مخلوط شده به روش التراسون (۲%) به دست آمد. پایین ترین مقدار ویسکوزیته متعلق به نانوذرات سیلیکات پودری و نانو ذرات سیلیکات مخلوط شده بدون التراسون (۲%) با استفاده از همزن معمولی است.
بیشترین استحکام چسبندگی جداشدگی در مقدار ماده فعال سطحی (۱۰۵ گرم، مول) و بعد از آن در نمونه نانو ذرات سیلیکات مخلوط شده به روش التراسون (۲%) به دست آمد. کمترین مقدار استحکام چسبندگی جداشدگی متعلق به پلیمریزاسیون در دمای ºC60 و همچنین پلیمریزاسیون نانو ذرات سیلیکات پودری است. بیشترین ویسکوزیته متعلق به مقدار ماده فعال سطحی (۷۰ گرم، مول) و کمترین ویسکوزیته نیز مربوط به دمای ºC60 است.
۵-۴ پیشنهادات مبتنی بر سوالات پژوهش
۵-۴-۱ پیشنهادات مربوط به مقدار کوپلیمر بوتیل اکریلات و اکریلیک اسید
استفاده از مقدار موثر کوپلیمر بوتیل اکریلات و اکریلیک اسید در پلیمریزاسیون امولسیونی رزین اکریلیک به منظور افزایش سرعت واکنش و کاهش ژله‌ای شدن.

۵-۴-۲ پیشنهادات مربوط به مقدار آغازگر
استفاده از التراسونیک برای پلیمریزاسیون بدون آغازگر،
استفاده از نسبت صحیح آغازگر به ماده فعال سطحی،
تنظیم زمان پلیمریزاسیون برای تشکیل به طور تقریب کامل شیرابه،
پرهیز از مقدار اضافی آغازگر در پلیمریزاسیون امولسیونی.

۵-۴-۳ پیشنهادات مربوط به مقدار ماده فعال سطحی
استفاده از ترکیب مواد فعال سطحی دیگر با ماهیت کاتیونی

۵-۴-۴ پیشنهادات مربوط به نانو ذرات سیلیکات
استفاده از نانو ذرات سیلیکات در مواردی که افزایش هم چسبی مورد نیاز است.

۵-۵ پیشنهادات برای تحقیقات بعدی
بررسی اثر مقدار و روش افزایش پیش امولسیون به مواد داخل راکتور بر وزن ملکولی، توزیع وزن ملکولی، اندازه ذرات شیرابه و همچنین خواص مکانیکی رزین اکریلیک.
بررسی اثر مواد فعال سطحی آنیونی و کاتیونی بر خواص مکانیکی رزین اکریلیک.
بررسی خواص مکانیکی نانو کامپوزیت حاصل از مخلوط کردن نانو ذرات سیلیکات و رزین اکریلیک با خواص نانو کامپوزیت حاصل از پلیمریزاسیون امولسیونی درجا برای تولید نانو کامپوزیت مناسب تر.
بررسی اثر نمونه‌های مختلف نانو ذرات سیلیکات و مقادیر گوناگون آن‌ها در بهبود خواص چسب‌های حساس به فشار.

۵-۶ محدودیت‌های پژوهش
کمبود امکانات آزمایشگاهی به خصوص در زمینه پلیمر در آزمایشگاه محل پروژه،
عدم توان پژوهشگر در ثابت نگه داشتن اثر تمامی متغییرهای اثرگذار بر پژوهش،
عدم دسترسی به امکانات به علت نبود بودجه کافی،
کمبود امکانات دستگاهی به علت نبود بودجه و تراکم دانشجو،
عدم توجه به پژوهش و عدم اعتقاد به فرهنگ پژوهش در