ادیر تجربی90
شکل ‏4-15- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل 8 ساعت به ازای مقادیر مختلفی از متغییرهای ورودی91
شکل ‏4-16- توزیع اندازه ذرات شدتی برای نمونه بهینه NBR-FF694
شکل ‏4-17- تکراپذیری توزیع اندازه ذرات شدتی برای نمونه بهینه NBR-FF694
شکل ‏4-18- گرمانگاشت نمونه NBR-FF 6 پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش96
شکل ‏4-19- بررسی سه تایی های مونومری نمونه بهینه NBR-FF6 با استفاده از طیف C-NMR مربوط به ناحیه وینیلی – B مربوط به واحد بوتادین و A مربوط به واحد آکریلونیتری.97
شکل ‏4-20- طیف C-NMR برای نمونه بهینه NBR-FF698
شکل ‏4-21- طیف H-NMR برای نمونه بهینه NBR-FF699
شکل ‏4-22 – جایگاه سه تایی های مونومری کوپلیمر آکریلونیتریل-بوتادین در H-NMR.100
شکل ‏4-23- توالی سه تایی های کوپلیمر نمونه بهینه NBR-FF6101
شکل ‏4-24- جایگاه پروتون های (a) : وینیلی ( b و c) : آلیفاتیک102
شکل ‏4-25- جایگاه پروتون های آلیفاتیک و وینیلی در کوپلیمر لاستیک نیتریل102
شکل ‏4-26- تغییرات “درصد نیتروژن (N) ” و “نسبت کربن به نیتروژن (C/N) ” در برابر درصد آکریلونیتریل در کوپلیمر105
شکل ‏4-27- تغییرات ترکیب متوسط کوپلیمر بر حسب درصد تبدیل برای نمونه NBR-OR (بر اساس درصد نیتروژن)106
شکل ‏4-28- منحنی ترکیب کوپلیمر لاستیک نیتریل در °C 5107
شکل ‏4-29- مقایسه تغییرات ترکیب متوسط کوپلیمر بر حسب درصد تبدیل برای نمونه های NBR-OR و NBR-HS (بر اساس درصد نیتروژن)111
شکل ‏4-30-طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 2 ساعت112
شکل ‏4-31- طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 4 ساعت113
شکل ‏4-32- طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 6 ساعت114
شکل ‏4-33- طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 8 ساعت115
شکل ‏4-34- تغییرات توالی سه تایی های مونومری با درصد تبدیل برای نمونه NBR-OR117
شکل ‏4-35- مقایسه منحنی درصد تبدیل آزمایش NBR-EM 1 با NBR-EM 2119
شکل ‏4-36- منحنی ویسکوزیته مونی نمونه های NBR-EM 1 و NBR-EM 2119
شکل ‏4-37- منحنی توزیع اندازه ذرات آزمایش های (الف) : NBR-EM 1 و (ب) : NBR-EM 2121
شکل ‏4-38- منحنی تغییرات درصد تبدیل با زمان برای آزمایش های NBR-OR ، NBR-TE1 و NBR-TE2122
شکل ‏4-39- منحنی تغییرات درصد تبدیل با زمان برای آزمایش های NBR-CA 1 و NBR-CA 2123
شکل ‏4-40- منحنی ویسکوزیته مونی نمونه های NBR-CA 1 و NBR-CA 2124
شکل ‏4-41- منحنی پخت نمونه NBR-FF 6 در دمای °C170 (توسط رئومتر (ODR125
شکل ‏4-42- منحنی تنش-کرنش برای نمونه بهینه NBR-FF6127
فهرست جداول
جدول ‏1-1- اثر مقدار آکریلونیتریل بر روی خواص شیمیایی و فیزیکی لاستیک نیتریل8
جدول ‏2-1- ضرایب تفکیک پذیری مونومرهای آکریلونیتریل و بوتادین در پلیمریزاسیون امولسیونی در °C 10 28
جدول ‏2-2- توزیع هیدروپروکساید میان فازهای آبی و روغنی 34
جدول ‏2-3- نسبتهای فعالیت برای مونومرهای بوتادین (1) و آکریلونیتریل (2)43
جدول ‏2-4 – مقادیر ترکیب درصد آزئوتروپ برای کوپلیمریزاسیون مونومرهای بوتادین و آکریلونیتریل43
جدول ‏2-5- اثر نسبت مونومرها بر روی زمان واکنش 45
جدول ‏3-1- مشخصات مواد مورد استفاده57
جدول ‏3-2- دستور خوراک نمونه برای تهیه لاستیک نیتریل در °C560
جدول ‏4-1- محدوده سطوح برای تغییر عوامل 9 گانه مورد بررسی73
جدول ‏4-2- طراحی آزمایش انجام شده برای ارزیابی عوامل اصلی موثر در واکنش74
جدول ‏4-3- نتایج مربوط به pH و تعیین درصد تبدیل ها در زمان های مختلف برای آزمایش های غربالی پلاکت-بورمن75
جدول ‏4-4- ثوابت مدل خطی برای پاسخ “درصد تبدیل پس از 8 ساعت”79
جدول ‏4-5- محدوده سطوح برای تغییر عوامل 4 گانه مورد بررسی83
جدول ‏4-6- مقادیر مورد استفاده برای پارامترهای فرآیندی مورد استفاده در طراحی آزمایش به روش تمام عاملی83
جدول ‏4-7- طراحی آزمایش انجام شده برای ارزیابی عوامل اصلی موثر در واکنش84
جدول ‏4-8- ثوابت مدل برای پاسخ “درصد تبدیل پس از 8 ساعت”90
جدول ‏4-9- نتایج حاصل از اندازه گیری ویسکوزیته مونی محصولات92
جدول ‏4-10- نتایج مربوط به آزمون تفرق نور پویا برای نمونه بهینه NBR-FF693
جدول ‏4-11- نتایج دمای انتقال شیشه لاستیک های نیتریل95
جدول ‏4-12- میزان ژل نمونه بهینه در درصد تبدیل 73 %103
جدول ‏4-13- درصد عناصر کوپلیمر لاستیک نیتریل برای نمونه NBR-OR104
جدول ‏4-14- تغییرات درصد آکریلونیتریل در ساختار کوپلیمر بر حسب درصد تبدیل برای نمونه NBR-OR105
جدول ‏4-15- دستور خوراک آزمایش NBR-HS با درصد جامد 26 %109
جدول ‏4-16- درصد عناصر کوپلیمر لاستیک نیتریل برای نمونه NBR-HS110
جدول ‏4-17- تغییرات درصد آکریلونیتریل در ساختار کوپلیمر بر حسب درصد تبدیل برای نمونه NBR-HS110
جدول ‏4-18- نحوه تغییر ساختار 2،1 وینیل با درصد تبدیل برای نمونه NBR-OR116
جدول ‏4-19- سطح زیر پیک توالی های مونومری برای آزمایش NBR-OR در درصد تبدیل های مختلف116
جدول ‏4-20- دستور خوراک آزمایش های تک عاملی بر اساس دستور خوراک بهینه120
جدول ‏4-21- قطر متوسط حجمی آزمایش های NBR-EM 1 و NBR-EM 2121
جدول ‏4-22- درصد ژل برای نمونه های NBR-TE 1 و NBR-TE 2123
جدول ‏4-23- فرمولاسیون مورد استفاده جهت تهیه نمونه لاستیک نیتریل برای آزمون های خواص مکانیکی125
جدول ‏4-24- مانایی فشاری، سختی و جهندگی برای نمونه بهینه NBR-FF6126
جدول ‏4-25- خواص کششی نمونه بهینه126
جدول ‏4-26- ویسکوزیته مونی و خواص کششی نمونه های تک عاملی128
جدول ‏4-27- خواص کششی نمونه های تهیه شده در دو دمای 10 و °C 15128
چکیده

با استفاده از روش های طراحی آزمایش دستور خوراک بهینه برای تهیه لاستیک نیتریل تعیین شد. در ابتدا برای تعیین فاکتورهای موثر بر سرعت پلیمریزاسیون، آزمایش های غربال گری مطابق با روش پلاکت-بورمن که تعداد زیادی فاکتور را با تعداد کمی آزمایش بررسی می کند طراحی شد. بر این اساس 9 فاکتور در قالب 12 آزمایش در دو سطح و به منظور تعیین فاکتورهای موثر بر روی درصد تبدیل واکنش طرح ریزی شد. نتایج حاکی از آن بود که غلظت پتاس بیشترین اثر معنی دار را بر روی درصد تبدیل پس از 8 ساعت می گذارد. دما، غلظت سولفات آهن (II) فاکتورهایی بودند که سبب افزایش درصد تبدیل در 8 ساعت می شدند ولی اثرات آن ها معنی دار نبود. به منظور آگاهی از بر همکنش های میان اجزای سیستم شروع کننده و با کمک از نتایج حاصل شده از روش غربال گری پلاکت-بورمن دسته دیگری از آزمایش ها که بر اساس روش آماری تمام عاملی بود طراحی شد. در روش تمام عاملی، 4 عامل در دو سطح و در قالب 16 آزمایش طراحی شد. اجرای 16 آزمایش مشخص کرد که غلظت عامل کاهنده (سدیم فرمالدهید سولفوکسیلات) در سیستم شروع اکسیداسیون-احیا به طور معنی داری سبب افزایش درصد تبدیل پس از 4، 6 و 8 ساعت می گردد. سایر عوامل و بر همکنش میان آن ها اثر معنی داری بر روی درصد تبدیل نداشتند. علاوه بر درصد تبدیل، ویسکوزیته مونی لاستیک نیتریل سنتز شده پارامتری بود که بر اساس آن دستور خوراک بهینه تعیین شد. بررسی اندازه ذرات لاتکس نمونه بهینه توسط آزمون DLS نشان داد که اندازه ذرات در محدوده ریزتری نسبت به پلیمریزاسیون های امولسیونی رایج قرار دارند که تائیدی بر مکانیسم هسته گذاری همگن به دلیل تفکیک پذیری بالای آکریلونیتریل در فاز آب می باشد. آزمون DSC برای نمونه بهینه نشان داد ساختار کوپلیمر تقریباً از یکنواختی خوبی برخوردار است به طوری که فقط یک Tg برای نمونه مشاهده شد. همچنین آزمون 1H-NMR بر روی نمونه بهینه، توزیع مناسب کومونومرها را در ساختار زنجیر نشان داد به علاوه آزمون آنالیز عنصری (CHNS) نشان داد درصد آکریلونیتریل در کوپلیمر از ابتدای واکنش تا درصد تبدیل در حدود 35 % روند افزایش را طی می کند و از آنجا به بعد این مقدار در محدوده مورد انتظار 33 تا 34 % آکریلونیتریل ثابت می ماند. این رخداد تائیدی بر تفکیک پذیری بالای آکریلونیتریل در فاز آب می باشد. بررسی توالی سه تایی های مونومری در طی پلیمریزاسیون با استفاده از 1H-NMR نشان داد درصد سه تایی AAB در طی پلیمریزاسیون رفته رفته کاهش می یابد و در مقابل سه تایی BBB روند افزایشی را طی می کند. همچنین آزمایش هایی با تک عامل متغییر اجرا شد و نتایج حاکی از آن بود ک