پلی اتیلن ترفتالات (PET) از جمله پلاستیک های گرمانرم است که بازیافت آن با مشکلات متعددی رو به روست. به دلیل کاهش شدید خواص مکانیکی آن پس از بازیافت نمی توان از آن برای تولید محصولاتی همانند محصولات بکر استفاده کرد. پلی اتیلن نیز از جمله پلیمرهای گرمانرم است که به راحتی بازیافت شده و می توان آن را با فرایندهای معمول بازیافت کرد. پلی اتیلن به علت عوامل محیطی که محصول اولیه در آن قرار دارد تا حدودی کاهش خواص مکانیکی نشان می دهد که می توان با استفاده از تقویت کننده ها خواص آن را اصلاح کرد. در پژوهش حاضر، اثر پرکننده پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی (rPET) با مقدار و اندازه های مختلف بر خواص مکانیکی ماده حاصل مطالعه شد. کامپوزیت با مخلوط کن داخلی تهیه شد. برای اصلاح سازگاری بین ذرات از پلی اتیلن عامل دارشده با مالئیک انیدرید استفاده شد. بررسی خواص مکانیکی با آزمون های کشش، ضربه، سختی و شاخص جریان مذاب انجام شد. همچنین برای بررسی شکل شناسی ذرات پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی میکروسکوپ الکترونی پویشی به کار گرفته شد. نتایج نشان داد، با افزایش درصد پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی، انرژی شکست، سختی سطح، مدول کششی کامپوزیت افزایش و از طرفی شاخص جریان مذاب، ازدیاد طول تا نقطه تسلیم، استحکام کششی و نیز استحکام ضربه ای کاهش می یابد. همچنین، با افزایش مقدار PET بازیافتی در ماتریس پلی اتیلن بازیافتی رفتار کامپوزیت شکننده تر شد. به عبارتی دیگر، این موضوع باعث کاهش رفتار پلاستیک در پلی اتیلن بازیافتی شد و نیز با کاهش اندازه ذرات و افزایش سطح تماس خواص مکانیکی به مقدار قابل توجهی افزایش یافت و نیز رفتار ماده شکننده تر شد.

مزایایی از قبیل هزینه پایین، فراوانی منابع طبیعی تجدید پذیر و سفتی بالا باعث شده مواد مرکب چوب-پلاستیک مورد توجه قرار گیرند. در این تحقیق، از مخلوط پلی اتیلن چگالی بالا (HDPE)، پلی پروپیلن (PP)، و پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی (rPET)، همراه با سازگارکننده های مالئیک پلی اتیلن (MAPE) و مالئیک پلی پروپیلن (MAPP) به عنوان زمینه برای تهیه ماده مرکب چوب پلاستیک استفاده شد. فرآیند تهیه چوب پلاستیک در دو مرحله توسط اکسترودر دومارپیچه همسوگرد انجام شد. در مرحله اول مخلوط زمینه (PP/HDPE/rPET) تهیه شده و در مرحله دوم به منظور تهیه گرانول چوب پلاست، پودر چوب به زمینه اضافه شد. گرانول های چوب پلاستیک که در مرحله دوم اکسترودر تهیه شدند توسط دستگاه تزریق به نمونه های آزمایش تبدیل شدند. اثر میزان rPET (15, 25, 35 phr)، پودر چوب (30, 40 %wt. ) و سازگارکننده (4, 8 phr) روی خواص مکانیکی، چگالی و میزان جذب آب ماده مرکب چوب پلاستیک بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش میزان rPET و پودر چوب، مدول الاستیک کششی، چگالی و میزان جذب آب افزیش یافته، و استحکام ضربه، کرنش در نقطه شکست کاهش یافته است. با افزایش rPET، استحکام کششی و خمشی افزایش یافته و با افزایش میزان پودر چوب تغییر قابل توجهی مشاهده نشد. با افزایش میزان سازگارکننده ها، خواص مکانیکی (انعطاف پذیری، انرژی ضربه، مدول الاستیک و استحکام کششی و خمشی) و مقاومت در برابر جذب آب بهبود یافت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی پس از اکستروژن دوم بصورت میکرو الیاف در ماده مرکب چوب پلاستیک درآمده است.

بتن خودتراکم بتنی است که به دلیل قابلیت جریان پذیری، روانی زیاد می‎ تواند تنها تحت تأثیر نیروی ثقل و بدون نیاز به هیچ گونه فشار مکانیکی تمامی زوایای قالب و میلگردها را پر کند، بدون آنکه جداشدگی یا آب انداختن ایجاد گردد و به صورت خودبه خود متراکم می شود. بتن خود متراکم به طور فزاینده ای در صنعت ساختمان مورد هدف مهندسان و پژوهشگران قرار گرفته است. بطری های پلاستیکی یکی از بخش های عمده زباله های جامد هستند. یکی از مواد بازیافت پلاستیکی که بر پایه بطری های پلاستیکی تهیه می شوند، الیاف بازیافتی پلی اتیلن ترفتالات هستند. هدف اصلی این پژوهش، استفاده از الیاف پلی اتیلن ترفتالات در طرح اختلاط بتن خود متراکم جهت افزایش مقاومت کششی و کاهش نفوذپذیری آزمونه ها است. بدین ترتیب که الیاف ها با طول 3 تا 4 سانتی متر برش داده و در بتن خودتراکم با درصدهای مختلف (0، 0/5، 1، 1/5، 2 درصد نسبت به وزن سیمان) به عنوان یک ماده افزودنی، ارزان و قابل دسترس استفاده شد. برای خواص تازه و سخت شده بتن خودتراکم با الیاف آزمایش های جریان اسلامپ، قیف V، جعبه L ، حلقه J ، مقاومت فشاری، مقاومت کششی، سرعت پالس آلتراسونیک، چکش اشمیت و آزمایش نفوذپذیری مورد آزمایش و انجام قرار گرفتند. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش درصد الیاف پلی اتیلن ترفتالات در بتن خودتراکم مقاومت کششی طی عمل آوری 7 و 28 روزه در محدوده 14/37- 58/35 و 21/9- 72/57 درصد افزایش مقاومت نسبت به بتن خودتراکم بدون الیاف شد، مقاومت فشاری در محدوده 3/02- 12/64 و 3/97- 12/88 درصد کاهش مقاومت نسبت به بتن خودتراکم بدون الیاف شد و همچنین آزمایش نفوذپذیری در مدت 72 ساعت در محدوده8/13- 47/67 درصد نفوذپذیری نسبت به بتن خودتراکم بدون الیاف کاهش یافت.

در این مقاله به بررسی اصلاح فرآیند پذیری و خواص پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی جهت تولید الیاف پرداخته شده است. در این راستا تحقیقات انجام شده بر روی عوامل موثر بر تشکیل ساختار و خواص نمونه های نانو کامپوزیتی پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی تقویت شده با نانو کلی که به روش اختلاط مذاب توسط مخلوط کننده داخلی تهیه شده اند متمرکز گردید. در نهایت این نانوکامپوزیتهای تولید شده بوسیله فرآیند ذوب ریسی به الیاف تبدیل شدند. خصوصیات الیاف نانو کامپوزیتی حاصل از پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی بوسیله تکنیکهای تفرق اشعه ایکس (XRD)، کالریمتری (DSC)، میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) و استحکام سنج مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد پخش مناسب صفحات نانو کلی در ماتریس پلیمری بیشترین تاثیر را بر ارتقا خصوصیات الیاف دارا می باشد. خواص مکانیکی الیاف حاصل بواسطه حضور نانو کلی ارتقا پیدا می کند ولی با این حال چغرمگی الیاف مورد نظر کاهش می یابد. جهت یافتن ارتباطی بین خواص مکانیکی هر نمونه از الیاف نانوکامپوزیتی بازیافتی حاصل و ساختار مولکولی آن به بررسی خواص حرارتی، مورفولوژیکی، ساختاری و مکانیکی پرداخته شد.

هدف از این تحقیق، تعیین پارامترهای بهینه فرآیندی از قبیل پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی (rPET)، سازگارکننده و درصد چوب در ماده مرکب چوب پلاستیک با زمینه PP/HDPE/rPET به منظور بیشینه کردن استحکام مخصوص (نسبت استحکام به چگالی) با در نظر گرفتن مدول کششی، انرژی ضربه و میزان جذب آب به عنوان قیود، می-باشد. برای این منظور، نمونه های چوب پلاستیک شامل rPET به میزان 0، 15، 25 و 35 درصد رزین (phr)، سازگارکننده به میزان 4، 8 و 12 phr و درصد چوب به میزان 30 و 40 درصد وزنی تهیه شد. آزمون های تجربی به منظور تعیین استحکام کششی، مدول کششی، انرژی ضربه، چگالی، و میزان جذب آب انجام شد. از روش سطح پاسخ (RSM) برای ایجاد مدل های ریاضی بین پارامترهای ورودی (میزان rPET، سازگارکننده و درصد چوب) و پارامترهای پاسخ (استحکام کششی، چگالی، مدول کششی، میزان جذب آب و انرژی ضربه) استفاده شد. آنالیز واریانس (ANOVA) برای تعیین درجه اهمیت مدل و هر یک از پارامترهای ورودی بر پارامترهای خروجی استفاده شد. کد الگوریتم ژنتیک برای تعیین شرایط بهینه مقید اجرا شد. استحکام مخصوص به عنوان تابع اصلی برای الگوریتم ژنتیک در نظر گرفته شده و مدول کششی، انرژی ضربه و میزان جذب آب به عنوان قیود تابع اصلی درنظر گرفته شد.

امروزه نخ های، پلی اتیلن ترفتالات به دلیل ارزان بودن جایگزین نخ پنبه شده اند. اما خواص سلولز مانند دمای انتقال شیشه (Tg) بالا و جذب رطوبت؛ ویژگی های مهمی است که نخ پلاستیکی ندارد. ذوب و مخلوط کردن پلی استر و سلولز روشی معمول است اما سبب کاهش مقاومت مکانیکی می شود. بنابراین در این پژوهش سطح پلیمر مصنوعی پلی اتیلن ترفتالات با سلولز ویسکوز پیوند خورد و پوشش سلولزی برقرار شد. برای پوشش پلی اتیلن ترفتالات درروش اول, ابتدا سطح پلیمر در محلول H2SO4 85 درصد هیدرولیز شد سپس با قرار دادن در محلول سلولز ویسکوز؛ پلیمر با سلولز پیوند داده شد. در روش اول سلولز ویسکوز با اتیلن دی آمین و Cu(OH)2 تهیه شد. در روش دوم PET پس از قرار گرفتن در محلول H2SO4 85 درصد به مدت 5 دقیقه؛ داخل محلول سلولز ویسکوزی رفت که با استفاده از NaOH 50 درصد و CS2 تهیه شده بود. روش سوم هیدرولیز پلی اتیلن ترفتالات در محلول NaOH و پوشش آن با خمیر سلولزی که شامل آمیزه ای از اتیلن گلیکول و اوره بود. از طیف سنجی فروسرخ برای سنجش پیوند سلولز و PET استفاده شد. تفسیر نتایج FT-IR نشان داد پیوند شیمیایی بین PET و سلولز برقرارشده و در روش اول پیوند بهتری برقرارشده بود.

در این پژوهش، اثر واکنش های تبادل استری روی رفتار تبلور، ذوب، و دینامیکی - مکانیکی آمیخته های پلی (اتیلن ترفتالات)- پلی (اتیلن نفتالات) تهیه شده به روش اختلاط مذاب بررسی شد. وقوع واکنش های تبادل استری به روش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن تایید شد. روش های گرماسنجی پویشی تفاضلی و آزمون دینامیکی - مکانیکی برای مطالعه اثر واکنش های تبادل استری روی رفتار تبلور، ذوب و دینامیکی - مکانیکی آمیخته ها به کار گرفته شد. مشاهده شد، با افزایش واکنش های تبادل استری، سازگاری مخلوط افزایش یافت. زمان و دما عوامل مهمی بودند که بر مقدار واکنش های تبادل استری اثر گذاشتند. مقدار تبلور پلی (اتیلن ترفتالات) در مجاورت پلی (اتیلن نفتالات) کاهش و برای پلی (اتیلن نفتالات) افزایش یافت. همچنین دمای بلورینگی مذاب هر دو فاز کاهش یافت. در چرخه دوم گرمایی تنها یک دمای انتقال شیشه ای مستقل از ترکیب مشاهده شد. مقدار تبلور سرد فاز پلی (اتیلن ترفتالات) در اثر آمیخته سازی کاهش یافت، در حالی که برای پلی (اتیلن نفتالات) کاملا از بین رفت. همچنین نتایج نشان داد، هر فاز به طور مجزا متبلور شد. کاهش دمای ذوب که حاکی از سازگاری مشهود آمیزه است، مشاهده شد. آزمون دینامیکی - مکانیکی نتایج طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن و گرماسنجی پویشی تفاضلی را تایید کرد. انتقالات گرانروکشسان ثانویه هر یک از فازها در آمیخته ها نیز بررسی شد. افزایش سطح پیک فاکتور اتلاف نشان دهنده سازگاری آمیخته به دلیل تشکیل کوپلیمرهای تصادفی در آمیخته های پلی (اتیلن ترفتالات)-پلی (اتیلن نفتالات) است.

یکی از موارد مصرف مجدد ضایعات بدون داشتن اثرات مخرب زیست محیطی، استفاده در صنعت بتن می باشد. از این رو، بررسی اثرگزاری مولفه های طرح اختلاط در مطالعات آزمایشگاهی و ارایه مدل های محاسباتی جهت ارزیابی خواص مکانیکی بتن رو به گسترش می باشد. از جمله تحقیقات به روز در این مورد، توسعه مدل های رگرسیونی محاسباتی جهت ارزیابی خواص بتن های سازگار با محیط زیست حاوی ریزدانه های پلی اتیلن ترفتالات (پت) بازیافت شده با استفاده از روش های هوش مصنوعی می باشد. مدل های توسعه داده شده می تواند به عنوان جایگزین فرایند آزمایشگاهی در ارایه پیش طرح اختلاط ها و صرفه جویی های اقتصادی و زیست محیطی شود. در این تحقیق، روش-های هوش مصنوعی مارس و ماشین یادگیری سریع با الگوریتم ازدحام ذرات تجمیع شده تا مدل هایی با دقت بالا و جامع برای تخمین خواص بتن ارایه شود. مدل های مبتنی بر روابط محاسباتی جهت تخمین مقادیر خواص بتن سازگار با محیط زیست حاوی پت با استفاده از مدل های هوشمند، توسعه یافته و کیفیت مدل ها در جهت تخمین مشخصه-های بتن و بررسی مولفه های طرح اختلاط این بتن بررسی شد. نتایج مدل های هوشمند نشان داد، استفاده از الگوریتم در روند بهینه یابی ضرایب و وزن های روش های مورد استفاده، عملکرد مد ل های محاسباتی را با دقت قابل توجهی مواجه کرده است. پیش بینی رفتار مقاومتی مدل ها در مدل تلفیقی مارس بهینه شده (% 5/3 RSE=836/4 RMSE=، 902/0R=) در مقایسه با دیگر مدل ها در این مطالعه دقت قابل توجهی را بیان نموده است. همچنین جهت بررسی مولفه های اثرگزار در مقادیر خواص مقاومتی تحلیل حساسیت انجام و نتایج نشان داد ریزدانه با درصد 30/20 % بیشترین اثرگزاری را در بررسی مولفه های طرح اختلاط دارا بوده است. در نهایت عدم قطعیت مدل ها با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو نشان داد مدل تلفیقی مارس با درصد عدم قطعیت 42/14 کمترین میزان عدم قطعیت را در بین مدل های توسعه داده شده کسب نموده است.