در این مطالعه، برای بدست آوردن پلی استایرن مقاوم به ضربه (hips) با خاصیت آنتی باکتریال، نمونه های کامپوزیتی و نانو کامپوزیتی پلی استایرن مقاوم به ضربه و تیتانیوم دی اکسید بترتیب در مقیاس میکرو (cristal 134) و نانو (p 25) با استفاده از آمیزه کاری های مذاب یک مرحله ای و دو مرحله ای با موفقیت تهیه شدند. برای بررسی خواص مکانیکی، رنگی و آنتی باکتریال آمیزه ها، آزمون های کشش، مقاومت ضربه، هوازدگی طبیعی، شاخص جریان مذاب، دمای نرم شدگی ویکات، شاخص زرد شدگی و آزمون آنتی باکتریال انجام گردید. تیتانیوم دی اکسید هر دو خاصیت چقرمه سازی و مقاوم سازی را در آمیزه ها ایفا می کند و در 1 درصد وزنی تیتانیوم دی اکسید در تمامی آمیزه ها ماکزیمم استحکام ضربه و استحکام کششی نهایی را شاهد هستیم. همچنین با افزودن تیتانیوم دی اکسید به پلی استایرن مقاوم به ضربه، دمای نرم شدگی ویکات و شاخص جریان مذاب نیز بهبود می یابد. بدلیل سازگاری بهتر با ماتریس پلیمری، cristal 134 تاثیر بیشتری در افزایش خواص ترمومکانیکی دارد. در نتایج آزمون کشش در آزمون هوازدگی طبیعی مشاهده شد که تیتانیوم دی اکسید نقش موثری در کاهش تخریب نوری ماتریس پلیمری دارد. همچنین، آمیزه های تهیه شده در این مطالعه اثر آنتی باکتریالی مناسبی بر روی میکروارگانیسم های اشریشیا کلی (e.coli) و استافیلوکوکوس ارئوس (s.aureus) به عنوان نمونه های شاخص باکتری های گرم منفی و گرم مثبت دارند. تاثیر p 25 بر روی اثر آنتی باکتریال بدلیل اندازه کوچک تر و سطح در دسترس بیشتر، بهتر از cristal 134 می باشد.

پلی استایرن یکی از پلیمرهای تجاری پرمصرف محسوب می شود که کاربردهای فراوانی در لوازم خانگی و اداری دارد. یکی از محدودیت های استفاده از این پلیمر سهولت شعله ور شدن آن در شرایط آتش سوزی می باشد. هدف از انجام پروژه حاضر، تهیه کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت های پلی استایرن برای به تأخیر انداختن اشتعال می باشد. بدین منظور، در این تحقیق از مواد هالوژنه و فسفری، به عنوان افزودنی های دیرسوز کننده استفاده شده است. افزودنی های هالوژنه مورد استفاده، ترکیبات برمی هگزابرمو سیکلودودکان و تترابرومو بیس فنول - a بوده که به همراه یک هم افزای معدنی با عنوان تری اکسید آنتیموان مورد استفاده قرار گرفتند. ترکیب فسفری مورد استفاده نیز تری فنیل فسفات بوده است. استفاده از مواد هالوژنه به علت سمیت و آلودگی های محیط زیستی دارای محدودیت هایی می باشد، لذا به کار بردن مواد فسفری می تواند باعث کاهش مقادیر مورد نیاز از مواد هالوژنه و در عین حال رسیدن به هدف مطلوب گردد. اخیراً نانوکامپوزیت های پلیمری مزایای قابل توجهی در مقایسه با کامپوزیت های مرسوم ارائه کرده اند که از آن جمله کاهش مقادیر مورد نیاز از پرکننده و کاهش وزن محصول نهایی می باشد، از طرفی خواص مطلوبی نیز در به تأخیر انداختن اشتعال و پایداری حرارتی پلیمرها نشان داده اند. از این رو از یک نوع خاک رس اصلاح شده آلی با عنوان cloisite15a نیز برای بررسی خواص اشتعال پذیری پلی استایرن استفاده شده است. فرآیند اختلاط مذاب نمونه ها در یک اکسترودر دوپیچه همسوگرد صورت گرفت. برای بررسی خواص اشتعال پذیری و پایداری حرارتی نمونه ها، آزمون های مختلفی همچون شاخص حدی اکسیژن (loi)، آزمون احتراق ul-94 و آنالیز پایداری حرارتی انجام شد. همچنین ساختار کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت های تهیه شده توسط آنالیز های مختلفی نظیر sem، edxa و xrd مورد بررسی قرار گرفت. شاخص جریان مذاب نیز برای بررسی تغییرات ویسکوزیته پلی استایرن در حضور افزودنی های مختلف اندازه گیری شد. در آزمون شاخص حدی اکسیژن با اندازه گیری غلظت مورد نیاز اکسیژن برای اشتعال، نتایج بسیار خوبی برای کامپوزیت های برمی حتی در غلظت های کم حاصل شد. این مواد با شرکت در چرخه احتراق پلیمر باعث به تأخیر افتادن اشتعال پلیمر شده و از گسترش شعله جلوگیری می کنند. اما تری فنیل فسفات تا ? درصد وزنی نتایج خوبی را ارائه نکرد. نتایج حاصل نشان داد که هم افزایی بسیار خوبی بین دو ترکیب هگزابرمو سیکلودودکان و تری فنیل فسفات در کندکنندگی احتراق پلی استایرن وجود دارد. نتایج آزمون احتراق ul-94 نیز منطبق بر آزمون شاخص حدی اکسیژن بود. پایداری حرارتی نمونه های دیرسوز شده در مقایسه با پلی استایرن خالص بهبود یافته اند که تا حدی مربوط به نانوذرات خاک رس موجود در نمونه های نانوکامپوزیتی و آنتی اکسیدانت مورد استفاده در تهیه نمونه های دیرسوز می باشد. همچنین از نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس، پیش بینی شد که صفحات خاک رس بخوبی در ماتریس پلی استایرن پخش شده و ساختاری ورقه ای را ایجاد کرده اند، اما در خواص اشتعال پذیری پلی استایرن بهبود چندانی ایجاد نکرده اند. این مورد تا حدودی وابسته به شرایط و عوامل موجود در آزمون های یاد شده می باشد. نتایج حاصل از آنالیز عنصری پخش اشعه ایکس (edxa) نیز نشان دهنده توزیع یکنواخت و مناسب ذرات در پلی استایرن بوده است.

استفاده از محصولات ساخته شده از پلاستیک ها مخصوصاً پلی اولفین ها طی چندین دهه اخیر رشد قابل ملاحظه ای داشته است. این رشد فزاینده باعث بروز مشکلات عدیده ای در زمینه از بین بردن پس از طی عمر مفیدشان گردیده¬است؛ روش های انهدام سنتی نظیر سوزاندن و دفن¬کردن در خاک برای چنین موادی مناسب نیست. هدف از زیست¬تخریب¬پذیر کردن پلی¬اولفین¬ها، طراحی و تولید پلاستیک¬هایی با همان قابلیت اولیه برای مصارف مختلف ولی در نهایت تخریب¬شان به موادی غیرسمی در محیط می¬باشد. برای حصول این مهم بایستی از مواد زیستی و به¬طور شاخص پلیمرهای زیستیاستفاده کرد.در پژوهش حاضر، آلیاژ پلی استایرن مقاوم در برابر ضربه و نشاسته با استفاده از فرآیند اختلاط ذوبی در یک اکسترودر دو پیچه همسو تهیه و از گلیسیرولبه عنوان پلاستی سایزر نشاسته استفاده شد.جهت بررسی این خاصیت، نمونه ها به مدت 12 هفته زیر خاک و تحت شرایط استاندارد دفن شده و تغییرات وزن آن ها طی دوره های دو هفته ای اندازه گیری شد. مورفولوژی و ساختار آلیاژها با استفاده از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشیمورد بررسی قرار گرفت. شاخص جریان مذاب برای بررسی ویسکوزیته آلیاژها با تغییرات درصد نشاسته و گلیسیرول اندازه گیری شد. از آزمون دمای نرم شدگی وایکات جهت ارزیابی خواص گرما نرمی نمونه ها استفاده گردید. از جمله خواص مکانیکی آلیاژها، خاصیت مقاومت در برابر ضربه توسط آزمون مقاومت ضربه آیزود اندازه گیری شد. برای بررسی برهمکنش بین اجزاء آلیاژها، پایداری حرارتی و فرآیند تخریب، نمونه¬ها تحت آنالیز وزن سنجی گرمایی قرار گرفتند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بیان گرپخش قابل قبول نشاسته و گلیسیرول در داخل ماتریس پلیمری بود. آنالیز وزن سنجی گرمایی نشان دهنده حذف نشاسته و گلیسیرول از نمونه ها پس از دو ماه دفن شدن در خاک بود. نتیجه آزمون شاخص جریان مذاب حکایت از افزایش این شاخص با کاهش نسبت نشاسته به گلیسرین داشت. آزمون مقاومت در برابر ضربه آیزود در دو حالت شکاف¬دار و بدون شکاف انجام شد که در آزمون مقاومت در برابر ضربه آیزود شکاف دار، با افزایش نشاسته وگلیسیرول، آلیاژهای شکننده¬تری بدست آمد و نیز در آزمون مقاومت در برابر ضربه آیزود بدون شکاف، رفتار کلی آلیاژها مانند حالت شکاف داربوده با این تفاوت که نمونه¬ها در این حالت در مقادیر بزرگتری از ضربه¬ها می شکستند. از آزمون دمای نرم¬شوندگی وایکات این نتیجه حاصل شدزمانی که مقدار گلیسیرول در آلیاژ کم بود در اثر غلبه اثر نشاسته، با افزایش این ماده کاهش در دمای نرم¬شوندگی ایجاد شد. آزمون دفن در خاک نیز نشان داد با گذشت زمان، به علت فعالیت بیشتر میکروارگانیسم ها، کاهش وزن نمونه¬ها روندی صعودی داشته و هرقدر میزان نشاسته و گلیسیرول آلیاژها بالا بود، کاهش وزن بیشتر و در عین حال سرعت تخریب بالاتر رخ می دهد. در چند هفته ابتدایی سرعت تخریب بالا بوده ولی به تدریج با گذشت زمان از این سرعت کاسته شد.

پلی استایرن یکی از پلیمرهای پرمصرف به شمار می آید. به دلیل ساختار هیدروکربنی این پلیمر پرمصرف، مهمترین عامل محدود کننده در استفاده از این پلیمر پرمصرف، اشتعال پذیری زیاد آن می باشد.هدف از این پروژه استفاده از افزودنی های مناسب برای کاهش میزان اشتعال پذیری آن می باشد. بدین منظور از مواد دیرسوز کننده هالوژنه و فسفاته استفاده شده است.

به علت سبکی، انعطاف پذیری و فرآیند پذیری آسان پلیمرهای سنتزی (بر پایه ی پتروشیمی) ، مصرف آنها به طور پیوسته در حال گسترش است. اما با توجه به افزایش مصرف آنها، یک تجمع مداوم و همیشگی از پلاستیک های زیست تخریب ناپذیر وجود دارد که منجر به مشکلات دفع زباله های پلیمری از جمله پلی اتیلن، پلی استایرن و ... می شود. بنایراین تلاش هایی در جهت جایگزینی پلیمرهای سنتزی با بیوپلیمرهای ارزان همانند نشاسته ، سلولز و ... صورت گرفته است . یکی از مهمترین نوع پلیمرهای سنتزی پلی استایرن است که یک پلیمر ترموپلاستیک فراگیر می باشد و در مصارف مختلفی به طور مداوم و به تنهایی مورد استفاده قرار می گیرد. پلی استایرن امروزه در میان غالب مواد بسته بندی قرار می گیرد، در حالی که این پلیمر به طور خود به خودی تخریب نمی شود. پلی استایرن نیز همانند دیگر مواد بسته بندی، زمانی که کاربریش تمام می شود، در زباله دان ها و طبیعت رها می شود . از آنجایی که خواص فیزیکی و مکانیکی بیو پلیمرها خیلی ضعیف می باشد، جهت جایگزینی پلی استایرن خیلی مناسب نیستند. یکی از روش های حل این مشکل، تهیه ی آلیاژهای پلی استایرن/ بیو پلیمرها می باشد که به این ترتیب می توان پلیمری تولید کرد که هم خاصیت زیست تخریب پذیری بیو پلیمرها و هم خواص فیزیکی و مکانیکی پلی استایرن را دارا است.