اختراع حاضر حت عنوان\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"ساخت قيرهاي اصلاح شده با استفاده از آلياژهاي نانوكامپوزيت پليمري PE/SBR/Nano clay/BITUMEN به روش پخت ديناميكي \\\\\\\\\\\\\\" بوده و همچنين اين اختراع در حوزه ي علم پليمر و عمران مي باشد. استفاده از قير هاي معمولي با توجه به راه سازي نوين ديگر ممكن نيست دليل اين امر ناتواني هاي ذاتي قير هاي معمولي در برابر خرابي هايي هم چون شيارشدگي و خستگي و ترك هاي حرارتي است از اين جهت اصلاح قير با پليمر ساخته شده مقاومت در برابر خرابي را افزايش داده و هزينه هاي تعمير و نگهداري را به شدت پايين مي آورد چرا كه دوام و عمر قير را بيشتر مي كند. هدف از اين اختراع استفاده از آلياژهاي نانوكامپوزيت PE/SBR/Nano clay/Bitumen به عنوان اصلاح كننده قير به جاي اصلاح كننده هاي متداول مانند SBS كه يك ماده ترموپلاستيك الاستومري كوپليمري داراي ساختار قطعه اي متشكل از قطعات سخت استايرن و قطعات نرم بوتادين مي باشد. كه اضافه نمودن آن به قير مي تواند به واسطه اين خاصيت دوگانه، خواص دماي بالا و پايين قير را تواما بهبود بخشد در اين اختراع سعي شده با استفاده از پليمر توليد داخل كشور (PE/SBR) و با به كارگيري فرآيند پخت ديناميكي، قيري طراحي و ساخته شود كه تا حدامكان ويژگي هاي آن مشابه قيرهاي اصلاح شده بر پايه SBS باشد.

امروزه الياف نانو كارپردهاي فراواني را در صنايع مختلف به خود اختصاص داده اسن. مورفولوژي نانو الپاف نقش مهمي در خواص فيزپكي- مكانپكي محصول نهاپي در كاربردهاي مختلف آن اپفا مي كند. از آنجايي كه تولپد نانو الپاف پلي اسناپرن به دلپل شكل گپري نقص هاي مهره مانند و مورفولوژي غپر پكنواخن در ساخنار آن همواره با مشكل روبرو بوده و كارپردهاي آن در زمپنه هاي مختلف را نحن نانپر خود قرار داده اسن گرچه طبق تحقپقات پيشين انجام گرفته مشخص شده است كه با افزايش غلظت محلول پلي استايرن، مهره ها از ساختار الياف حاصله حذف گرديده اند اما افزايش غلظت با افزايش در قطر الياف تا رسيدن به چندين ميكرومتر همراه بوده است كه اين باعث كاهش ويژگيهاي منحصر به فرد الياف نانو مي گردد. بنابراين هدف اصلي در اختراع حاضر ايجاد روشي مناسب براي دست يابي به اليافي در مقياس نانو و با مورفولوژي كاملا يكنواخت و بدون مهره بنا نهاده شد. جهت توليد نانو الياف پلي استايرن بدون مهره، ابتدا محلول 15 درصد وزني پلي استايرن حاوي 0.1 درصد وزني نمك تترا اتيل آمونيم برمايد در حلال دي متيل فرماميد تهيه شد. بدين صورت كه ابتدا دي متيل فرماميد بر روي هيتر گرم شده و گرانول پلي استايرن به همراه نمك تترا اتيل آمونيم برمايد به آن اضافه شد. در تمامي طول اين عمل محلول توسط يك همزن مغناطيسي با دور 300rpm و در دماي 50c به هم زده ميشد. بعد از مدت 4 ساعت محلولي كاملا همگن و شفاف حاصل گرديد. براي توليد نانو الياف در اين تحقيق از دستگاه الكترو ريسندگي استفاده شد. بدين صورت كه محلول حاصله وارد سرنگ تزريق دستگاه شده و سپس توسط پمپ تزريق دستگاه، جريان با نرخ 0.1ml/h به سر سوزن الكترو ريسندگي خوراك دهي ميشد در اين هنگام با اعمال ولتاژ 20kv به محلول پلي استايرن، حتي از محلول به سمت شتاب ميگيرد و در نهايت با تبخير شدن حلال در طي مدت زمان پرواز نانو الياف به صورت جامد بر روي صفحه جمع كننده جمع آوري ميگردد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني پويشي مربوط به نانو الياف هاي توليد شده حاكي از آن بود كه الياف هاي پلي استايرن حاصله در مقياس نانو (200-300nm( و با مورفولورژي كاملا يكنواخت و بدون هيچگونه مهره اي ايجاد گرديده است.

خلاصه اختراع امروزه يكي از كاربردهاي مهم ذرات نانومتري رس، استفاده از آن به عنوان جاذب در جذب مواد آلي مي باشد. هدف اصلي در اين اختراع بررسي قابليت اين نانومواد جديد در پاكسازي مواد آلي از پسابهاي صنعتي مي باشد. ‏اساس كار بدين صورت است كه نانورس اصلاح شده بر اساس مكانيزم تبادل يوني بين نانورس و تركيب آمونيومي تهيه مي شود. اين عمل باعث ايجاد خاصيت آبگريزي يا آلي دوستي در سافختار نانورس مي شود. ‏در مرحله بعد ظرفيت جذب نانورس تهيه شده تخمين زده مي شود. نتايج نشان مي دهد كه نانورس حاصله مي تواند بسته به نوع ماده آلي تا ١٠ ‏برابر وزن خود جذب نمايد. ‏سپس پاكسازي پسابهاي صنعتي به صورت عملياتي به دو روش انجام مي گيرد. در روش اول متناسب با مقدار ماده آلي درون پساب، نانورس ريخته مي شود. نانورس با جذب ماده آلي از حالت مايع به حالت نيمه جامد در آمده كه به راحتي ‏قابل جداسازي است راندمان جذب بسيار بالا بوده بطوريكه بازاي هر گرم نانورس بيش از ١٠ ‏گرم نفت ماده آلي جدا مي شود. در روش دوم نانورس مورد استفاده بين لايه هاي بي بافت پلي استر و يا پلي پروپيلن ساندويچ شده و بلانكت حاصل درون پساب قرار مي گيرد. در اين روش ماده آلي با گذشتن از لايه بي بافت پليمري توسط نانورس جذب مي گردد. گرچه راندمان اين روش از روش مستقيم كمي پائين تر است ولي بواسطه سرعت جداسازي آن از محيط زيست ترجيح داده مي شود ‏.

اين نوع پوشش كه از نوعي رس و مواد ژئوسنتتيك ساخته شده است، عايق بسيار خوبي در برابر مواد آلي مانند نفت يا غير آلي مانند آب و يا هر نوع مايع ديگري مي باشد. در اين پوشش از دو نوع رس آلي و غير آلي و همچنين نانورس استفاده مي شود و كاربردهاي فراواني را شامل مي شود. رس ها در بين دو لايه ژئوتكستايل قرار گرفته به روش خاص needlepunch به يكديگر متصل شده اند.

در تحقيقات انجام شده توسط تيم تحقيقاتيما يك نوع بنتونيت نانو رس اصلاح شده جديد كه براي استفاده در نانو كامپوزيتهاي پليمري بر پايه اپوكسي و پلي استر طراحي و ساخته شد. بدين منظور نانو رس خالص شده موضوع ثبت اختراع شماره 38686 با نوعي سيلان اصلاح گرديد و نتايج بدست آمده از ازمايشات xrd در مورد فاصله هاي بين لايه اي نشان داد كه استفاده از سلان به مقدار 7٪ وزني بيشترين فاصله بين لايه اي را ايجاد مي گردد. با استفاده از اين سيلان يك نوع نانو رس مناسب براي اولين بار حاصل گشته كه استفاده از آن خواص اپوكسي را بسيار بهبود مي بخشد. استفاده از اين ماده در پليمر اپوكسي باعث بهبود خواص حرارتي مكانيكي ومقاومت به آتش پذيري بالاي نانو كامپوزيت مي گردد. اين محصول براي اولين بار در كشور و خارج از كشور توليد و بكار گرفته مي شود.

ماده رنگزاي جديدي به نام نانو پگمنت رسي بر اساس تركيب لايه هاي سيليكاتي رس و رنگينه هاي الي توسط اينجانبان در شيدهاي متنوع براي اولين بار توليد شده است كه قابليت رنگ كردن بسياري از مواد را دارا مي باشد و مي تواند به عنوان جايگزيني براي مواد رنگزاي متداول نظير رنگينه ها و رنگدانه ها محسوب شود.

رزينهاي اپوكسي به عنوان دسته مهمي از پليمرها در صنايع مختلف كاربردهاي زيادي دارند. اين ماده به واسطه دارا بودن ساختار شبكه اي، از استحكام بسيار بالا، مقاومت در مقابل حرارت و مواد شيميايي بالا و ... برخوردار است. در حيطه نانوتكنولوژي با افزودن نانورس به اپوكسي، محصول بدست آمده نانو كامپيوزيتي است كه خواص بمراتب بهتر از اپوكسي خالص دارد. در نانو كامپوزيتهاي اپوكسي - رس، در يك فرايند پليمريزاسيون درجا، رزين اپوكسي در حضور نانورس پليمريزه و پخت مي گردد كه خواص ماده حاصله نسبت به اپوكسي خالص بمراتب بهتر مي باشد. در تحقيقات انجام شده توسط تيم تحقيقاتي ما به تهيه نانو كامپوزيتهاي اپوكسي - نانو رس به عنوان يكي از موضوعات جذاب تحقيقاتي پرداخته خواهد شد. برا اينكار ابتدا نانو رس خالص شده توسط مواد اصلاح كننده مناسب (سيلانها) اصلاح شده و به مقدار معين به اپوكسي و تحت شرايط فرآيندي مناسب افزوده مي گردند. و ساختار و خواص نانو كامپوزيت حاصله با استفاده از تكنيكهاي XRD2,SEM2,TEM1 و هم چنين TGA4,DSC3 مورد بررسي قرار خواهد گرفت. تهيه ي نانو كامپوزيتهاي اپوكسي - نانورس اصلاح شده با تركيب گاما تري آمينوپروپيل تري متو كسي سيلان براي اولين بار در كشور و دنيا مورد بررسي قرار گرفته و نتايج حاصله نشان داد كه با استفاده از اين نوع اصلاح كننده، مورفولوژي اينتركاليت شده و اكسفليت شده همزمان مي تواند با فاصله ي بين لايه اي بيش از 75 آنگسترم ايجاد گردد. اين نتيجه يكي از نتايج بسيار مناسب بوده كه تاكنون گزارش نشده است.

از سال هاي پيش استفاده از كوپليمر SBSدر بسياري از صنايعي كه دوام محصول توليد شده مطرح بوده از جمله صنايع لاستيك ،كفش،قير و ...مورد توجه قرار گرفته است .در اين اختراع با توجه به اين كه پليمر SBSيك كوپليمر توليد خارج از كشور مي باشد و ساخت آن در كشور مقدور نبوده و واردات اين محصول نيز صرفه اقتصادي در بسياري از صنايع موجود را ندارد سعي شده با پليمر هاي توليد داخل كشور (PE/SBR)به روش پخت ديناميكي پليمري طراحي و ساخته شود كه تا حدالامكان خواصي مشابه به نمونه خارجي را داشته و قيمت تمام شده آن به مراتب پايين تر از SBSباشد. پليمر هاي مورد استفاده در اين پژوهش پلي اتيلن و استايرن بوتادين رابر مي باشدو براي بهبود خواص پليمر از نانو رس نيز استفاده شده است اين مخلوط با افزودن شتاب دهنده ها و فعال كننده ها و حضور قير پخت ديناميكي شدند . پخت ديناميكي كه در اين پژوهش مد نظر بوده است فاز لاستيكي SBRرا در بستر PEپخت مي كندكه اين فرآيند باعث به دام افتادن زنجيره هاي PEدر شبكه SBRمي شود ودر نهايت باعث ايجاد مرز مشترك قوي خواهد شد كه اين موضوع مي تواند خواص مطلوبي را به آلياژ PE/SBRببخشد وجود نانو رس نيز مي تواند باعث افزايش مدول آلياژPE/SBRو استحكام آن گردد. وجود قير در اين نانو كامپوزيت نيز مي تواند مشكل سازگاري رادر بسياري از صنايع از جمله قير برطرف سازد .

در تهيه نانو الياف شيشه از فرآيند الكتروريسي بهره گرفته شد . در اين روش محلول پليمري از پلي وينيل پيروليدون (PVP ) و تترا ارتو سيلسكات (TEOS) در حلال بوتانول تحت اختلاف ولتاژ بسيار زياد قرار گرفت و اين محلول به صورت جت از سرنگ حاوي محلول خارج شده و روي جمع كننده جمع شد در حين فرآيند الكترو ريسندگي ولتاژ منبع تغذيه براي تمام دپ ها در محدوده kV۱۴ - ۱۶ ، فاصله نوك سوزن تا جمع كننده cm۱۵ ، سرعت چرخش جمع كننده rpm ۱۰ ، سرعت پمپاژ ml/ hr0.1، سوزن با گيج ۱۸ ، ثابت نگه داشته شد. پس از پايان فرآيند الكترو ريسندگي به منظور تبخير حلال اضافي، الياف را به مدت ۲۴ ساعت در معرض هواي آزاد قرار داده. در مرحله بعد الياف حاصله وارد كوره شده و تحت عمليات حرارتي قرار گرفتند تا مواد هيدروكربني از الياف خارج شده و باقيمانده همان نانو الياف شيشه حاصل شد نانو الياف شيشه كاربردهاي بسياري را دارا مي باشد، به عنوان مثال در حوزه داربست ها براي مهندسي بافت هاي زنده و همچنين زير لايه ها در كشت سلولي بسيار مطلوب مي باشد كه اين بدان علت است كه نانو الياف شيشه از تركيب پايداري برخوردار بوده و همچنين اين نانو الياف قابليت استرليزه شدن در كوره را نيز دارا مي باشند. همچنين نانو الياف شيشه در تهيه نانو كامپوزيت هاي دنداني كاربرد گسترده اي دارند. از ديگر خواص نانو الياف شيشه تهيه شده مي توان به عايقي عالي براي الكريسيته، هدايت گرمايي ضعيف، قابليت حمل مواد كاتاليستي، خنثي بودن شيميايي و غير سمي بودن، مقاومت استثنايي در مقابل شوك حرارتي اشاره كرد.