در پلیمریزاسیون امولسیونی، اندازه متوسط و توزیع اندازه ذرات پارامترهای تأثیرگذار بر کیفیت نهایی محصول پلیمری می باشند. در این تحقیق یک مدل دقیق برای توزیع اندازه ذرات در پلیمریزاسیون امولسیونی استایرن بر مبنای معادلات بیلان جمعیت توسعه داده شده است که در برگیرنده پدیده های هسته سازی، رشد ذره و انعقاد ذرات می باشد. همچنین اثر مخلوط دو ماده فعال سطحی (یونی و غیریونی) برروی مدل سازی توزیع اندازه ذرات مورد بررسی قرار گرفته و روابط تئوری برای محاسبه سرعت انعقاد ذرات در حضور مخلوط دو ماده فعال سطحی ارائه گردیده است. در مدلسازی، تمام فرآیندهای پیچیده موجود در پلیمریزاسیون امولسیونی در نظر گرفته شده است. هسته سازی به هر دو روش مایسلی و همگن فرض گردیده و در درصد تبدیل بالا، نفوذ مونومرها درون ذرات کنترل کننده سرعت رشد ذرات در نظر گرفته شده است. در این مطالعه همچنین تأثیر تغییر کسر مولی ماده فعال سطحی غیریونی در مخلوط sds (به عنوان ماده فعال سطحی آنیونی) و brij35® (به عنوان ماده فعال سطحی غیریونی) بررسی شده است. برای اعتبارسنجی نتایج حاصل از شبیه سازی مخلوط دو ماده فعال سطحی، از نتایج تجربی پلیمریزاسیون امولسیونی استایرن به صورت ناپیوسته و در دمای 50 درجه سانتیگراد در حضور ترکیبات مختلفی از مخلوط مواد فعال سطحی فوق استفاده گردید. غلظت بحرانی مخلوط دو ماده فعال سطحی نیز به روش کشش سطحی اندازه گیری شد. برای حل معادلات بیلان جمعیت نیز از روش عددی حجم محدود استفاده شده است. نتایج نشان می دهند با افزایش کسر مولی ماده فعال غیریونی در مخلوط مواد فعال سطحی، به دلیل کاهش پایداری ذرات و افزایش سرعت انعقاد، تعداد کل ذرات کاهش می یابند. همچنین اندازه ذرات بزرگتر و پهنای منحنی توزیع افزایش می یابد. با افزایش کسر مولی ماده فعال غیریونی و کاهش تعداد کل ذرات، درصد تبدیل نیز کاهش می یابد. در کلیه موارد، نتایج شبیه سازی و تجربی تطابق خوبی را نشان می دهند. در بخش دیگری از این تحقیق اثر پارامترهایی نظیر غلظت اولیه ماده فعال سطحی آنیونی و غیریونی، آغازگر و دما در سیستمی با یک نوع ماده فعال سطحی بر روی درصد تبدیل و توزیع اندازه ذرات به کمک شبیه سازی بررسی گردیده است. بر اساس نتایج حاصله با افزایش غلظت اولیه ماده فعال سطحی یونی، به علت افزایش سرعت هسته سازی تعداد ذرات و درصد تبدیل بیشتر می شود و اندازه ذرات و پهنای منحنی توزیع اندازه ذرات کاهش می یابد. با افزایش بیشتر غلظت اولیه آغازگر، به علت افزایش سرعت انعقاد ذرات، تعداد کل ذرات و درصد تبدیل کاهش یافته، و اندازه ذرات و پهنای منحنی توزیع اندازه ذرات افزایش می یابد. رفتار مشابهی نیز با افزایش غلظت اولیه آغازگر، مشاهده می گردد. شبیه-سازی نشان می دهد با افزایش دما، درصد تبدیل افزایش یافته، اندازه ذرات کاهش می یابد و توزیع اندازه ذرات باریکتر می گردد و بالاخره این که با افزایش غلظت اولیه ماده فعال سطحی غیریونی، تعداد کل ذرات و درصد تبدیل افزایش یافته و و اندازه ذرات کاهش می یابد و توزیع اندازه ذرات پهن تر می گردد.

نانوکامپوزیت های پلیمر- خاک رس دسته جدیدی از سامانه های حامل دارو هستند که به واسطه حضور لایه های خاک رس در مقیاس نانو، خواص رهایشی دارو را بهبود می بخشند. قرص های نانوکامپوزیت هیدروژلی پلی(اکریل آمید-کو-مالئیک اسید)/مونت-موریلونیت حاوی داروهای کافئین (مدل داروی خنثی) و فنل قرمز (مدل داروی آنیونی)، به روش پلیمریزاسیون درجا تولید گردیده و ساختار شیمیایی و ساختارشناسی آنها توسط آزمون های طیف سنجی زیر قرمز (ftir)، پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی پیمایشی (sem) بررسی شد. آزمایش تورم سامانه در محلول های hcl با 2/1=ph (محلول الف) و بافرفسفات با 4/7=ph (محلول ب) در دمای c°30 و آزمایش رهایش دارو نیز در محیط های شبیه سازی شده معده (محلول الف در دمای c°37) و روده (محلول ب در دمای c°37) انجام پذیرفت. مقادیر پارامترهای مربوط به جذب آب شامل نسبت تورم تعادلی قرص ها، توان نفوذی و ضریب نفوذ آب و همچنین پارامترهای مربوط به رهایش دارو شامل درصد کل رهایش، توان رهایشی، ضریب نفوذ دارو و میزان خطی بودن منحنی رهایش در محیط روده، برای هر دو دارو، تعیین شد. رفتار ریاضی فرایندهای نفوذ آب و رهایش دارو با مدل قانون توانی پپاس و یک مدل انتقال جرم فیکی دو بعدی تطابق بسیار خوبی داشت. ضرایب نفوذ ملکولی آب و دارو و توان های نفوذی آب و رهایشی دارو با استفاده از دو مدل مذکور تعیین گردید. ضرایب نفوذ آب حاصل از آزمایش تورم در محلول های الف و ب به ترتیب در محدوده های 9-10×68/3 تا 9-10×53/4 مترمربع بر ثانیه و 9-10×57/4 تا 9-10×31/9 متر مربع بر ثانیه بود. ضرایب نفوذ در محیط روده در محدوده های 9-10×92/5 تا 9-10×76/9 متر مربع بر ثانیه برای فنل قرمز و 9-10×34/4 تا 9-10×63/12 متر مربع بر ثانیه برای کافئین بود. توان های نفوذی آب در آزمایش تورم برای محلول های الف و ب به ترتیب در محدوده های 5604/0 تا 6043/0 و 5931/0 تا 6411/0 بود. همچنین توان های رهایشی فنل قرمز در محدوده های 7490/0 تا 8428/0 و 8089/0 تا 8951/0 به ترتیب در محیط های معده و روده و برای کافئین در محدوده های 6272/0 تا 7033/0 و 7280/0 تا 8689/0 به ترتیب در محیط های معده و روده بود. این مقادیر نشان داد که سازوکار نفوذ آب و رهایش هر دو دارو از قرص های استوانه ای شکل، در هر یک از محیط های مذکور، به صورت انتقال غیرفیکی (89/0>n>45/0) و کنترل شده با تورم (89/0=n) بوده است. با استفاده از روش تاگوچی، میزان تأثیر عواملی از جمله ph محیط، نسبت مولی مالئیک اسید به اکریل آمید، درصد وزنی مونت-موریلونیت و نسبت مولی پیوند دهنده عرضی به اکریل آمید بر رفتار تورمی و رهایش دارو بررسی گردید. به منظور دستیابی به یک رهایش کنترل شده مطلوب، شرایط بهینه نسبی در ترکیب درصدهای قرص های کنترل کننده رهایش هر دو دارو تعیین گردید. مقادیر این ترکیب درصدها برای قرص حاوی کافئین شامل 03/0 نسبت مولی مالئیک اسید به اکریل آمید و 5 درصد وزنی مونت-موریلونیت و برای قرص حاوی فنل قرمز شامل 03/0 نسبت مولی مالئیک اسید به اکریل آمید، 5 درصد وزنی مونت موریلونیت و 025/0 نسبت مولی پیوند دهنده عرضی به اکریل آمید بود. قرص های تولید شده در این تحقیق گزینه های مناسبی برای انتقال پپتایدها، پروتئین ها و داروهای مربوط به درمان بیماری های روده هستند.

اوزان مولکولی متوسط و چگونگی توزیع و پراکندگی طول زنجیره های مختلف پارامترهای بسیار مهمی هستند که با خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمرها ارتباط مستقیم دارند. در این تحقیق، با استفاده از روش مومنت، مدل سازی اوزان مولکولی متوسط (عددی و وزنی) در یک پلیمریزاسیون امولسیونی با حضور مخلوط دو ماده فعال سطحی، مخلوط دو آغازگر و یک عامل انتقال زنجیر انجام شده است و در ادامه با استفاده از تابع توزیع شولتز- فلوری و مقادیر اوزان مولکولی در زمان های مختلف، توزیع وزن مولکولی پلیمر نیز محاسبه گردیده است. از آنجایی که مونومر مورد نظر در این پژوهش استایرن(نامحلول در آب) می باشد، در مدل سازی تنها هسته سازی مایسلی در نظر گرفته شده است و از هسته سازی همگن صرف نظر شده است. در این مطالعه تأثیر تغییر کسر مولی ماده فعال سطحی غیر یونی در مخلوط سدیم لوریل سولفات(به عنوان ماده فعال سطحی یونی) و یک پلی اُل تجاری(brij35) (به عنوان ماده فعال سطحی غیر یونی) و همچنین تأثیر تغییر کسر مولی پتاسیم پرسولفات (به عنوان آغازگر با ثابت تجزیه کمتر) در مخلوط آن با آمونیوم پرسولفات(به عنوان آغازگر با ثابت تجزیه بیشتر) نیز بررسی شده است. همچنین از ان دودسیل مرکاپتان به عنوان عامل انتقال زنجیر استفاده شده است که حلالیت بسیار کمی در آب دارد. برای بررسی میزان اثر هر یک از عوامل فوق بر روی خروجی های مدل و همچنین بررسی وجود برهمکنش بین این عوامل، از طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی در شبیه سازی استفاده شده است. برای اعتبارسنجی نتایج حاصل از شبیه سازی، از نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی موجود در مقالات مرتبط استفاده شده است. به دلیل تعدد و پیچیدگی معادلات مدل، این معادلات به طور همزمان به صورت عددی و با استفاده از روش اولر بر حسب متغیر زمان حل شده اند. نتایج نشان می دهند که با افزایش غلظت عامل انتقال زنجیر، سرعت مصرف مونومر تغییری نمی کند اما مطابق با انتظار متوسط وزنی وزن مولکولی پلیمر کاهش می یابد. همچنین در نمودار توزیع وزن مولکولی پلیمر نقطه بیشینه نمودار به سمت زنجیره-های با طول کوتاه تر حرکت می کند(دنباله از راست). از سوی دیگر با افزایش غلظت ماده فعال سطحی یونی در حالی که غلظت ماده فعال سطحی غیر یونی صفر می باشد، سرعت مصرف مونومر و تعداد ذرات پلیمری افزایش و متوسط وزنی وزن مولکولی پلیمر کاهش می یابد. همچنین اگر کسر مولی آغازگر با ثابت تجزیه بیشتر را در مخلوط آغازگرها افزایش دهیم، در شرایط ثابت از ماده فعال سطحی و عامل انتقال زنجیر، غلظت رادیکال های آزاد در فاز آبی و تعداد ذرات پلیمری کاهش می یابند و در غیاب عامل انتقال زنجیر متوسط وزن مولکولی پلیمر نیز کاهش می یابد. در کلیه موارد برای نتایج ارائه شده تطابق مناسبی با نتایج ارائه شده در مقالات مرتبط مشاهده شد.

با گسترش صنایع پالایش، فراوری و انتقال گاز در کشور، نیاز به استفاده از فناوری های جدید در جداسازی گاز اهمیت می یابد. در این میان روش های غشایی خصوصاً فرایند جداسازی توسط غشاهای پلیمری کاربرد رو به رشدی را داشته است. نتایج تحقیقات متعدد نشان می دهد پلی ایمید ها کارایی بسیار خوبی در ساخت غشا های پلیمری در زمینه جداسازی گاز دارند. با این حال تلاش ها برای بهبود خواص تراوش پذیری و انتخاب پذیری این گونه غشاها در حال انجام است. یکی از روش های بهبود قابلیت های غشایی استفاده از مواد نانویی در بافت پلیمری است. به دلیل اندازه کوچک نانو ذرات و نیز سطوح تماس بالای بین نانو ذرات و فاز پلیمری، این نوع غشاها دارای تراوش پذیری و انتخاب پذیری بالایی خواهند بود. در این پژوهش جداسازی از مخلوط های دو جزئی برای گازهای متان از دی اکسید کربن، و اکسیژن از نیتروژن با استفاده از غشاهای نانو کامپوزیت شامل پلی ایمید (نوع تجاری ماتریمید 5218) و نانو ذرات دی اکسید تیتانیم و دی اکسید سیلیسیوم مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور طراحی آزمایش ها برای بررسی تأثیر غلظت پلیمر و غلظت این دو نوع نانوذره بر میزان تراوش پذیری و انتخاب پذیری گازهای مورد آزمایش انجام گرفت. غشاها با استفاده از روش قالب گیری محلول ساخته شد. اندازه گیری میزان تراوش پذیری غشاهای ساخته شده با استفاده از روش حجم ثابت-فشار متغیر انجام گرفت و سپس نتایج به روش "سطح پاسخ" در طراحی آزمایش ها تحلیل شد. نتایج کلی نشان داد با افزایش میزان نانو ذره، تراوش پذیری گاز ها افزایش و انتخاب پذیری کاهش می یابد. در بخشی دیگر، سطوح بهینه ی عوامل و پاسخ بهینه ای که در آن هر دو خاصیت تراوش پذیری و انتخاب پذیری مقدار بیشینه ی خود را داشته باشد، بدست آمد. غشای نانوکامپوزیتی در شرایط بهینه ساخته شد و مورد آزمون تراوش پذیری قرار گرفت و در نهایت نتایج با نمودار رابسون مقایسه شد که نشان داد غشای بهینه نزدیک خط رابسون قرار دارد. در نهایت ساختار شیمیایی و شکل شناسی چند نمونه از غشاهای ساخته شده با غلظت های مختلف پلیمر و نانو ذره، توسط طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و پراش پرتو ایکس (xrd) مورد بررسی قرار گرفت.