علم سرامیک

چکیده

در این تحقیق ساخت و تعیین مشخصات غشاهاي نانوکامپوزیت پلی ایمید- سیلوکسان داراي مقادیر مختلف سیلیکا مورد

بررسی قرار گرفت. نمونه ها با استفاده از مواد پیروملیتیک دي انیدرید، آمینو آلکوکسی سیلان و تترا متوکسی سیلان از

طریق واکنش هاي پلیمریزاسیون تراکمی، ایمیدي کردن و سل- ژل ساخته شدند. از روش هاي پوشش دهی چرخشی و

فروبري براي پوشش دادن غشاها بر روي پایه ها استفاده شد. خواص مولکولی و حرارتی این مواد به وسیله طیف سنجی

مادون قرمز و آنالیز تجزیه گرماوزنی تعیین گردید. وجود نواحی کریستالی درون فیلم هاي هیبرید با استفاده از پراش پرتو

مورد بررسی قرار گرفت. براي تعیین کیفیت پوشش ها و تعیین اندازه ذرات سیلیکا از میکروسکوپ الکترونی روبشی و X

در طیف Si-O-Si میکروسکوپ الکترونی عبوري استفاده شد. نتایج طیف سنجی مادون قرمز، وجود پیوندهاي ایمید و

این مواد را تأیید کردند. کاهش وزن نمونه هاي هیبرید کمتر از نمونه هاي پلیمري خالص بوده و با افزایش مقدار سیلیکا

1-3 و در ?m پایداري حرارتی افزایش یافت. این مواد آمورف بودند. ضخامت فیلم ها در روش پوشش دهی چرخشی

5-7 بود. ذرات سیلیکا در مقیاس نانومتري در زمینه پلیمر پراکنده شده بودند. ?m روش فروبري

واژه هاي کلیدي: نانوکامپوزیت، پلی ایمید- سیلیکا، سل - ژل، پوشش دهی.

1

غشاهاي ساخته شده از پلیمرهاي آلی مانند پلی آمیدها و همچنین غشاهاي ساخته شده از مواد غیرآلی مانند آلومینا در

بسیاري از فرآیندهاي جداسازي غشایی به کار می روند [ ١]. با این که در مقایسه با برخی از غشاهاي معدنی، غشاهاي

پلیمري از نظر جداسازي کارآیی نسبتاً کمتري دارند، اما فرآیند پذیري و قیمت کم غشاهاي پلیمري در مقایسه با غشاهاي

معدنی، سبب می شود که استفاده از مواد پلیمري براي بسیاري از کاربرد هاي صنعتی در زمینه جداسازي گازها مورد توجه

قرار گیرد. بهبود کارآیی غشاها این امکان را به وجود می آورد که از آن ها به جاي دیگر تکنولوژي هاي جداسازي مانند

تقطیر و جذب براي جداسازي و خالص سازي گازها و مایعات، استفاده نمود [ ٢]. تکنولوژي هاي غشایی به انرژي کمی

نیاز داشته و از نظر زیست محیطی مناسب تر می باشند.

در سال هاي اخیر، تحقیقات بسیاري به منظور کسب دانش بیشتر در این زمینه و بهبود کارآیی غشاهاي پلیمري صورت

گرفته است. در این راستا، اخیراً به ساخت غشاهاي نانوکامپوزیتی توجه بسیاري شده است. بسیاري از غشاهاي

نانوکامپوزیتی پلیمري- معدنی، تراوش پذیري بهتر و همچنین انتخاب پذیري مشابه و حتی بهبود یافته اي براي گازها در

مقایسه با غشاهاي پلیمري داشته اند. در مواد نانوکامپوزیت این امکان وجود دارد که امتیازات هر دو نوع ماده با یکدیگر

ترکیب گردد: براي مثال این مواد می توانند انعطاف پذیري و فرآیند پذیري پلیمرها، و انتخاب پذیري و پایداري حرارتی

پرکن هاي معدنی را به صورت هم زمان دارا باشند. در میان غشاهاي نانوکامپوزیت مواد پلی ایمید- سیلیکا بیشتر مورد

بررسی قرار گرفته اند [ ٣]. همچنین در مقالات به منظور بهبود خواص غشاها، انواع مختلفی از مواد که ترکیبی از

.[ سیلوکسان و پلی ایمید می باشند، ارائه شده اند [ ۴

یکی از روش هاي ساخت غشاهاي نانوکامپوزیت که داراي مزایاي بسیاري می باشد، روش سل- ژل است. با استفاده از

فرآیند سل- ژل امکان ایجاد فاز غیرآلی با پراکندگی بسیار ریز حتی در مقیاس مولکولی، در یک زمینه پلیمري آلی وجود

دارد [ ١]. خصوصیات مواد ساخته شده با این روش تابع عواملی همچون ساختار آلکوکسید، نسبت آب به آلکوکسید،

.[ اسیدي یا بازي بودن محیط واکنش و غیره است [ ۵

ژولی و همکارانش [ ۶] با استفاده از فرآیند سل- ژل موفق به ساخت غشاهاي کامپوزیتی پلی ایمید- سیلیکا شدند. این

غشاها تراوش پذیري بیشتري نسبت به پلی ایمید خالص داشته و افزایش اندکی در انتخاب پذیري نیز در مقایسه با پلیمر

.[ خالص از خود نشان دادند [ ۶

کرنلیس و همکارانش [ ۵] با استفاده از آلکوکسی سیلان هاي مختلف و به کارگیري فرآیند سل- ژل موفق به ساخت

غشاهاي پلی ایمید- سیلیکا با خواص مختلف شدند. آن ها در زمینه تأثیر نوع آلکوکسی سیلان و وجود پیوندهاي

.[ کوولانسی میان زمینه پلیمري و فاز غیرآلی بر روي خواص غشاء، بررسی هاي مختلفی انجام دادند [ ۵

اسمایهی و همکارانش [ ۴] بر روي دو نوع ماده پلی (ایمید- سیلوکسان) ساخته شده با دو نوع عامل اتصال دهنده و استفاده

از تترامتوکسی سیلان به عنوان سازنده شبکه سیلیکا، تحقیق نمودند.آن ها نشان دادند که تراوش پذیري گاز با افزایش

سیلوکسان به زمینه پلیمري افزایش می یابد و خواص غشاهاي به دست آمده به نوع عامل اتصال دهنده و مقدار سیلیکاي

.[ موجود در آن ها بستگی دارد [ ۴

با توجه به اهمیت دستیابی به دانش فنی و توسعه کاربرد تکنولوژي غشایی در فرآیندهاي جداسازي، در این تحقیق

نانوکامپوزیت هاي پلی ایمید- سیلوکسان با مقادیر مختلف سیلیکا ساخته شدند. بدین منظور از واکنش هاي پلیمریزاسیون

تراکمی، ایمیدي کردن و سل- ژل استفاده گردید. روش مورد استفاده مشابه با روش به کار گرفته شده توسط اسمایهی و

همکارانش می باشد با این تفاوت که براي پوشش دهی پایه به جاي روش قالب ریزي از روش هاي پوشش دهی چرخشی

و فروبري استفاده شده است. همچنین در این تحقیق، خواص نانوکامپوزیت هاي ساخته شده با مقادیر مختلفی از سیلیکا به

وسیله روش هاي گوناگون مورد بررسی قرار گرفت