جلسه دفاع از رساله: سحر توکلی - مهندسی پلیمریزاسیون

خلاصه خبر: سنتز پلیمر پرشاخه با ساختار هسته-پوسته نانومتری بر پایه ذرات هیبریدی لیگنین/ ‌‌‌سیلیکا و پلی‌آمیدوآمین جهت کاربرد در سیال حفاری پایه آبی

  • عنوان: سنتز پلیمر پرشاخه با ساختار هسته-پوسته نانومتری بر پایه ذرات هیبریدی لیگنین/ ‌‌‌سیلیکا و پلی‌آمیدوآمین جهت کاربرد در سیال حفاری پایه آبی
  • ارائه‌کننده: سحر توکلی
  • استاد راهنما: دکتر مهدی عبداللهی
  • استاد ناظر داخلی : دکتر علیرضا شریف
  • استاد ناظر خارجی : دکتر عزت الله کاظم زاده
  • استاد مشاور : مهندس علیرضا نصیری
  • مکان: دانشکده علوم ریاضی، اتاق سمینار 3401
  • تاریخ: 1396/08/30
  • ساعت: 13:00

چکیدهلیگنین دومین پلیمر طبیعی فراوان بعد از سلولز در دنیا است و به عنوان یک ماده ارزان، غیر سمی و زیست‌تخریب‌پذیر، جایگزین خوبی برای پلی‌ال‌های بر پایه نفت است. یکی از کاربردهای لیگنین و کوپلیمرهای آن در سیال حفاری پایه آبی است. از طرف دیگر، پلیمرهای درخت‌سان پلی‌آمیدوآمین نیز در سیال حفاری پایه آبی توانایی بالایی برای مهار واکنش شیل با آب را دارا هستند و نانوذرات هم باعث کاهش افت سیال حفاری و افزایش بازیابی کنده‌های شیل می‌شوند. با رویکرد بالا در این پژوهش، ابتدا استخراج لیگنین از مایع سیاه به روش اسیدی کردن با استفاده از اسیدکلریدریک، و خالص سازی آن از طریق انحلال در تتراهیدروفوران انجام شد. میزان جامد در مایع سیاه، 41 % و مقدار لیگنین موجود در جامد مایع سیاه 48/42 % بدست آمد. استفاده از روش مکانیکی (هموژنایزر) با اعمال برش بالا به مدت 4 ساعت به سنتز نانوذرات لیگنین با اندازه کمتر از 100 نانومتر منجر شد. سپس، نانوذرات هیبریدی لیگنین/ سیلیکا به روش سل – ژل و با استفاده از سنتز تترااتیل‌اورتوسیلیکات و با آزمون FTIRشناسایی شدند. شکل‌شناسی و اندازه ذرات لیگنین، نانوذرات لیگنین و نانوذرات هیبریدی لیگنین/ سیلیکای سنتز شده با استفاده از SEM بررسی شد. برای سنتز پلی‌آمیدوآمین از سطح نانوذرات لیگنین و نانوذرات هیبریدی لیگنین/ سیلیکا، ابتدا این نانوذرات با عامل آمینی 3-آمینوپروپیل تری اتوکسی سیلان آمین‌دار شده و سپس از این نانوذرات آمین‌دار شده به عنوان هسته در سنتز پلی‌آمیدوآمین استفاده شد. با واکنش دو مرحله‌ای الف) واکنش افزایشی مایکل و ب) آمیددار کردن، پلی‌آمیدوآمین نسل اول از روی سطح نانوذرات هیبریدی و نانوذرات لیگنین آمین‌دار شده سنتز شد. نتایج حاصل از شناسایی با آزمون‌های FTIR، TGA، 1H-NMR و آنالیز عنصری، سنتز پلی‌آمیدوآمین نسل اول را تأیید کرند. با استفاده از نتایج بدست آمده از طیف‌های 1H-NMR ثبت شده در حضور N، N-دی متیل فرمامید به عنوان استاندارد داخلی، مقدار مول گروه آمین در LNP-PAMAM(G0) برابر با 6/0 میلی مول بر گرم نمونه، مول گروه متیل اکریلات در LNP-PAMAM(G0.5) برابر با 32/1 میلی مول بر گرم نمونه و مول گروه آمین انتهایی در LNP-PAMAM(G1) برابر با 16/1 میلی مول بر گرم نمونه بدست آمد. با استفاده از آزمون آنالیز عنصری و تصحیح نتایج آزمون با در نظر گرفتن نتایج آزمون گرماوزن سنجی، مقدار آمین برای LSH-PAMAM(G0) برابر 55/0 میلی مول بر گرم نمونه و برای LSH-PAMAM(G1) برابر با 99/0 میلی مول بر گرم نمونه بدست آمد. شکل‌شناسی و اندازه پوسته سنتز شده پلی‌آمیدوآمین بر روی سطح نانوذرات لیگنین و نانوذرات هیبریدی لیگنین/ سیلیکا با استفاده از SEM و TEM بررسی شد. نتایج نشان داد که پوسته پلی‌آمیدوآمین در مقیاس نانومتری بر روی هسته نانوذرات هیبریدی لیگنین/ سیلیکا و نانوذرات لیگنین سنتز شده است. کارایی نانوذرات مختلف سنتزی در سیال حفاری پایه آبی با استفاده از آزمون‌ بازیابی کنده‌های شیل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که قرار گرفتن گروه‌های آمین در سطح نانوذرات در کنار نانوذرات لیگنین و سیلیکا، به دلیل نفوذ نانوذرات لیگنین و سیلیکا در بین لایه‌های شیل و برهمکنش گروه آمین با شیل، مانع نفوذ آب به شیل شده و شیل حساس به آب را به مقدار قابل ملاحظه‌ای پایدار می‌کند به طوری که بهترین پایدارسازی شیل برای نمونه LSH-PAMAM(G1) با بازیابی کنده‌های شیل برابر 3/98 % بدست آمد.
کلمات کلیدینانوذرات لیگنین، نانوذرات هیبریدی لیگنین/سیلیکا، درخت‌سان پلی‌آمیدوآمین، سنتز و شناسایی، سیال حفاری پایه آبی، بازیابی کنده‌های شیل


27 آبان 1396 / تعداد نمایش : 2460