Skip to main content
SUPERVISOR
Amir Abdolmaleki,Saied Nouri-Khorasani
امیر عبد الملکی (استاد مشاور) سعید نوری خراسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyyed siamak Bahrami
سیدسیامک بهرامی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Synthesis and Evaluation of Diphenyl Carbonate and its Derivatives on Photo-Degradation of Low Density Polyethylene
Now a day, there is an increasing demand for plastics in packaging. It is necessary to use plastics that degrade. In this research, photo-degradation of low density polyethylene films by means of non metallic pro-oxidants (such as diphenyl carbonate and its derivatives as well as cobalt stearate) was investigated. Diphenyl carbonate's derivatives which were used in this study are: 4,4’ dichloro diphenyl carbonate, 4,4’ dinitro diphenyl carbonate, 4,4’ dihydroxy diphenyl carbonate and 4,4’ dimethoxy diphenyl carbonate. The derivatives of diphenyl carbonate were synthesized by substitutive reaction of phenol and diphenyl carbonate in aqueous phase. For each derivative of diphenyl carbonate 4-chlorophenol, 4-nitrophenol, hydroquinone and 4-methoxyphenol, respectively are used. Diphenyl carbonate and its derivatives were added to low density polyethylene in amount of 0.1, 0.3 and 0.5 wt% and then polyethylene films with an average thickness of 70±7 micrometer were manufactured using film-blowing machine. Polyethylene films with/without pro-oxidant were exposed to the ultraviolet radiation by two UV-A lamps. Characterization tests consists of FTIR, gravimetric analysis, viscometry and tensile were done on all samples before radiation as well as after spending 50,100,150 and 200 hours under radiation. The results show that all samples with pro-oxidants have a higher degradation rate than samples free of pro-oxidant, but their effects on the degradation rate are not the same. It was also seen that a higher pro-oxidant content in the film will lead to a higher degradation rate. For the samples containing 0.5 wt% of 4,4’ dinitro diphenyl carbonate, after 200 hours of exposing to UV, carbonyl index and number of chain scission were 21.24 and 2.55, respectively while these factors for the samples without pro-oxidant were 2.83 and 0.092. Therefore, it was concluded that among all non-metallic pro-oxidants, 4,4’ dinitro diphenyl carbonate had the most considerable effect on degradation rate of polyethylene films. After choosing 4,4’ dinitro diphenyl carbonate as the most effective pro-oxidant, further experiments were done in order to specify the effect of mixing it with cobalt stearate o the photo-degradation of low density polyethylene films. Three different samples were synthesized containing various amounts of 4,4’ dinitro diphenyl carbonate ( 0, 0.1 and 0.5 wt%) and 0.1 wt% of cobalt stearate in each one. These samples were gone under same characterization tests as done for the samples containing non metallic pro-oxidants. Carbonyl index after 200 hour of exposure to the UV for the samples comprising 0.1 wt% of cobalt stearate along with 0, 0.1 and 0.5 wt% of 4,4’ dinitro diphenyl carbonate were 15.07, 18.47 and 27.17, respectively. Furthermore, the number of chain scission for these samples were 1.73, 1.96 and 2.96. The results showed that cobalt stearate is more effective than 4,4’ dinitro diphenyl carbonate for degradation of low density polyethylene films. It was also concluded that using both 4,4’ dinitro diphenyl carbonate and cobalt stearate as pro-oxidants together has a better effect on increasing the degradation rate in comparison with the case in which one of the pro-oxidants was used solely. Keywords: LDPE, photo-degradation, ultraviolet radiation, diphenyl carbonate's derivatives, cobalt stearate
با توجه به افزایش ظرفیت تولید و مصرف فیلم‌های پلی‌اتیلنی در ایران، نیاز به تخریب یا دفع پسمانده‌های این محصول پلیمری به روش‌هایی که به محیط زیست آسیب نرساند احساس می‌شود. در این پژوهش به بررسی و مطالعه تخریب اکسایش نوری فیلم‌های پلی‌اتیلن سبک به کمک اکساننده‌های غیرفلزی مانند دی‌فنیل کربنات و مشتق‌های آن و همچنین کبالت استئارات پرداخته شده است. مشتق‌های دی‌فنیل کربنات شامل 4،'4- دی کلرو دی فنیل کربنات، 4،'4- دی نیترو دی فنیل کربنات، 4،'4- دی هیدروکسی دی فنیل کربنات و 4،'4- دی متوکسی دی فنیل کربنات است. مشتق‌های دی‌فنیل کربنات با جانشین کردن گروه فنول استخلافی بر روی دی‌فنیل کربنات در فاز آبی سنتز شدند. گروه فنولی به کار رفته جهت سنتز هر یک از مشتق‌های به ترتیب 4-کلرو فنول، 4-نیترو فنول، هیدروکینون و 4-متوکسی فنول بود. دی‌فنیل کربنات و مشتق‌های آن در درصد‌های وزنی %1/0 ‌، %3/0 و %5/0 به پلی‌اتیلن سبک افزوده شدند سپس از آنها فیلم‌هایی با ضخامت 7 70 میکرومتر تهیه شد. فیلم‌های حاوی اکساننده و فاقد اکساننده (نمونه شاهد) تحت پرتو ماوراءبنفش توسط لامپ UV-A قرار ‌گرفت. قبل از پرتودهی و پس از گذشت 50 ، 100،150 و 200 ساعت از پرتودهی بر روی تمام نمونه‌ها آزمون‌های وزن‌سنجی، FT-IR، کشش، سنجش دانسیته و سنجش ویسکوزیته انجام شد. نتایج آزمون‌ها نشان داد که تمام نمونه‌های حاوی اکساننده‌ها نسبت به نمونه فاقد اکساننده نرخ تخریب بیشتری دارند اما اثرگذاری آنها بر روی نرخ اکسایش یکسان نیست و همچنین افزایش درصد اکساننده‌ها نیز نرخ تخریب را افزایش می‌دهد. در بین اکساننده‌های غیرفلزی 4،'4- دی نیترو دی فنیل کربنات بیشترین اثرگذاری را بر روی نرخ تخریب دارد، به طوری که برای نمونه حاوی %5/0 از این اکساننده شاخص کربونیل و تعداد برش زنجیر پس از گذشت 200 ساعت به ترتیب برابر 24/21 و 55/2 است در حالی که این مشخصه‌ها برای نمونه فاقد اکساننده به ترتیب 83/2 و 092/0 است. سپس اثر اختلاط بهترین نمونه، 4،'4- دی نیترو دی فنیل کربنات، با کبالت استئارات بررسی شد. سه نمونه‌ تهیه شد که هر سه حاوی %1/0 کبالت استئارات و درصد‌های متفاوت (%0 ، %1/0 ‌و %5/0) از 4،'4- دی نیترو دی فنیل کربنات بود. آزمون‌های مشابه به آزمون‌های انجام شده بر روی نمونه‌های حاوی اکساننده‌های غیرفلزی بر روی این نمونه‌ها انجام شد. شاخص کربونیل نمونه‌های حاوی %1/0 کبالت استئارات و %0 ، %1/0 ‌و %5/0 از 4،'4- دی نیترو دی فنیل کربنات پس از گذشت 200 ساعت پرتودهی به ترتیب 07/15 ، 47/18 و 17/27 است و تعداد برش در هر زنجیر به ترتیب 73/1 ، 96/1 و 96/2 است. نتایج آزمون‌ها نشان داد که کبالت استئارات نسبت به 4،'4- دی نیترو دی فنیل کربنات اثر بیشتری بر روی تخریب نوری پلی‌اتیلن سبک دارد. همچنین افزودن 4،'4- دی نیترو دی فنیل کربنات به همراه کبالت استئارات به پلی‌اتیلن سبک، نرخ تخریب را نسبت به افزودن هر یک از آنها به تنهایی بیشتر افزایش می‌دهد. واژه‌های کلیدی: پلی‌اتیلن سبک، تخریب اکسایش نوری، پرتو ماوراءبنفش، مشتق‌های دی‌فنیل کربنات، کبالت استئارات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی