پیوندزنی استایرین بر روی نشاسته اصلاح شده جهت تهیه بیوپلاستیک با روش اختلاط گرم

جهت تخریب پذیر کردن پلیمرهای صنعتی تا کنون تحقیقات زیادی برای استفاده از نشاسته در ساختار پلیمرهای مصنوعی صورت گرفته است. همچنین به علت خواص مکانیکی ضعیف نشاسته و خاصیت آب¬دوستی آن محققان زیادی به بررسی ترکیب نشاسته با پلیمر¬های مختلف از جمله پلی¬استایرین پرداخته¬اند. اما تفاوت معنی¬دار بین ساختار این دو ماده, عاملی برای سازگاری ضعیف آن¬ها می¬باشد. لذا برای بهبود این ناسازگاری, مطالعات مختلفی انجام شده است که می¬توان به اصلاح شیمیایی ساختار نشاسته و پلی¬استایرین و/یا اضافه نمودن یک سازگار-کننده به آلیاژ اشاره نمود. در این پژوهش کوپلیمر پیوندی استایرین- نشاسته با استفاده از یک شروع¬کننده حرارتی (بنزوئیل پر اکساید) در دستگاه مخلوط¬کن داخلی به عنوان رآکتور تهیه گردید. به منظور افزایش درصد پیوند¬زنی بین این دو پلیمر ناسازگار از مالئیک انیدرید به عنوان سازگار¬کننده استفاده شد. این سازگار کننده به روش خشک با دو شیوه یک مرحله¬ای و دو مرحله¬ای به ترکیب اضافه گردید. جهت بررسی درصد و بازدهی پیوندزنی و هوموپلیمر از دستگاه سوکسوله و حلال تولوئن جهت جداسازی بخش هوموپلیمر و سپس اسید شویی با اسید استیک و پرکلریک اسید جهت جداسازی بخش پیوند زده شده از نشاسته استفاده شد. با روش وزن¬سنجی با ترازوی با دقت g0001/0 درصد¬های پیوند¬زنی و هوموپلیمرمحاسبه گردید. در شیوه دو مرحله¬ای با استفاده از10% مالئیک انیدرید نسبت به نشاسته نهایتاً درصد پیوند-زنی15/36% و در شیوه یک مرحله¬ای در همین ترکیب درصد 25/57% پیوند¬زنی حاصل شد. برای بررسی انواع گروه¬های عاملی ایجاد شده در کوپلیمر استایرین- نشاسته اصلاح¬شده, از طیف سنجی انتقال فوریه زیر قرمز (ftir) نمونه¬ها بعد از استخراج سوکسوله استفاده گردید. پیک مشاهده شده ¬در cm-11720 مربوط به باند c=o مالئیک انیدرید و همچنین پیک¬های مشاهده¬شده در1460, 1553 و cm-13058 مربوط به گروه c-h موجود در حلقه آروماتیک پلی¬استایرین و پیک cm-11600 نیز مربوط به گروه c=c حلقه آروماتیک پلی¬استایرین می¬باشد که با توجه به خروج مونومر¬ها و هوموپلیمر¬¬های استایرین از نمونه با استفاده از استخراج سوکسوله نشانگر جانشینی موفق گروه¬های کربوکسیلیک مالئیک انیدرید روی زنجیره¬ی نشاسته و همچنین پیوند¬زنی موفق استایرین بر روی نشاسته می¬باشد. به منظور بررسی کیفی واکنش رخ داده از نمونه¬ها تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) تهیه گردید. نتایج این آزمون قبل و بعد از استخراج سوکسوله به ترتیب حاکی از احاطه شدن ذرات نشاسته توسط هوموپلیمر استایرین و قسمت¬های پیوند¬زنی شده استایرین روی نشاسته می¬باشد. همچنین نتایج این آزمون برای نمونه آلیاژ شده با پلی¬استایرین ضربه¬پذیر حاکی از احاطه مخلوط فوق با پلی¬استایرین ضربه¬پذیر به طور یکنواخت و عدم تشکیل فاز¬های ناپیوسته می¬باشد. جهت اندازه گیری پایداری حرارتی محصول بدست آمده از آزمون¬های حرارتی tga و dsc استفاده شد. نتایج tga حاکی از یک تخریب دو مرحله¬ای می¬باشد که بخش اول مربوط به نشاسته اصلاح شده بوده (°c410-320) که نسبت به نشاسته خالص افزایش یافته است و بخش دوم مربوط به پلی¬استایرین می¬باشد (°c560-410). همچنین نتایج آنالیز dsc حاکی از تخریب فاز¬های هموپلیمر استایرین و نشاسته اصلاح شده در دماهای c°3/280وc°4/263 می¬باشد. نتایج فوق نشان¬دهنده¬ی پیوند خوردن درصد قابل توجهی پلی¬استایرین بر روی نشاسته و افزایش خواص فرآیند¬پذیری نمونه¬های حاصل می¬باشد. جهت افزایش قابلیت فرآیند¬پذیری و عملیاتی¬کردن شرایط فرآیندی نمونه¬های فوق با درصد¬های محدودی پلی¬استایرین ضربه¬پذیر (hips) آلیاژ شده و جهت اندازه گیری میزان جریان پذیری محصول بدست آمده از آزمون تعیین شاخص جریان مذاب mfi استفاده شد. نتایج حاکی از افزایش جریان¬پذیری آلیاژ با افزایش درصد پلی¬استایرین ضربه پذیر می¬باشد (نهایتاً در ترکیب درصد 10% از hips در بهترین نمونه از نظر درصد پیوند¬زنی,شاخص mfi برابر g/10min33/0 حاصل شد). همچنین برای تعیین سختی نمونه¬ها از آزمون خواص فیزیکی shore d hardness استفاده شد, که نتایج حاکی از کاهش سختی نمونه¬ها با افزایش درصد پلی¬استایرین ضربه¬پذیر می¬باشد. همچنین ارزیابی استحکام ضربه¬ای مواد پلیمری با آزمون مقاومت ضربه انجام شد که نشان از افزایش مقدار مقاومت ضربه¬ای نمونه¬ها با افزایش درصد پلی¬استایرین ضربه¬پذیر (تا j2/0در ترکیب درصد 10% ازhips در بهترین نمونه از نظر پیوند¬زنی) می¬باشد.