18760

۱۸۷۶۰

بررسي عوامل موثر بر خواص مكانيكي، مورفولوژي و رئولوژيكي نانوكامپوزيت لاستيك سيليكون/EPDM/خاك رس

دكتري

مهندسي مواد

بهمن ماه ۱۳۹۶

دكتر عليرضا خاوندي - دكتر سيد محمد علي بوترابي

دكتر محمد كرابي

مواد و متالورژي

آميزههاي لاستيك سيليكون (SR) و اتيلن پروپيلين دي ان مونومر (EPDM) به دليل اختلاف قطبيت دو لاستيك، امتزاجناپذير هستند. در اين پژوهش نانوكامپوزيتهايSR/EPDM/ نانورس حاوي phr 10، 20 و 30 EPDM و phr 3، 6 و 9 نانورس، به روش اختلاط مذاب با استفاده از غلطك تهيه شد و نمونهها با phr 1 DCP پخت شدند. اثر سازگاركنندگي افزايش نانورس و سازگاركننده EPDM-g-MA به آميزه با بررسي خواص ويسكوالاستيك و مورفولوژي نانوكامپوزيت‌ها مورد تحقيق قرار گرفت. رفتار پخت نمونهها نشان داد كه نرخ ولكانيزاسيون و چگالي اتصالات عرضي آميزهها با افزايش ميزان SR افزايش يافت. مطالعات مورفولوژيكي توسط آناليزهاي XRD، SEM و EDX صورت گرفت و نتايج حاصل از آنها نشان داد كه نانوذرات تمايل دارند كه در فاز پراكنده EPDM به صورت بيننشين و ورقه شده، توزيع شوند و در نتيجه موجب افزايش سختي و الاستيسيته اين فاز در نانوكامپوزيت ميشود اما در SR تمايل به آگلومره شدن وجود دارد. خواص كششي نمونهها انطباق خوبي ميان نتايج تجربي و مدل ماكسول و كلوين-ويت در زمانهاي اوليه آزمايش (5/1 ثانيه) براي تمام آميزهها نشان داد. انطباق خوب خواص كششي بر اساس مدل ماكسول و دادههاي تجربي مربوط به توزيع خوب نانورس در آميزه است. بهره‌گيري از مدل‌هاي رئولوژيكي مانند Cole-Cole، Han plot و van-Gurp توزيع خوب و ساختار يكنواخت نانوكامپوزيتهاي بر پايه EPDM را نشان داد اما بر طبق مطالعات رئولوژيكي نانورس توزيع يكنواخت و برهمكنش خوبي در SRنشان نداد و بهترين توزيع در نانوكامپوزيتها در حضور سازگاركننده به دست آمد. بر اساس مشاهدات به دست آمده از بررسي مورفولوژي نانوكامپوزيتها و همچنين مدل پليرن كه از دادههاي رئولوژيكي و مورفولوژيكي استفاده ميكند، مشخص شد كه با افزودن رس به آميزه كشش سطحي از mN/m 34/0 به mN/m 06/0 كاهش پيدا ميكند و كمترين كشش سطحي براي نانوكامپوزيت حاوي رس و سازگاركننده برابر با mN/m 04/0 به دست آمد. كلمات كليدي: SR، EPDM، نانورس، خواص رئولوژيكي، مورفولوژي، مدل ماكسول

1396/12/26

3/17/2018 12:00:00 AM

Silicone rubber (SR) and ethylene propylene diene monomer (EPDM) blends are immiscible due to their different polarity. In this study, SR/EPDM/nanoclay nanocomposites containing 10, 20 and 30 phr EPDM and 3,6 and 9 phr nanoclay were prepared by two-roll mill and then cured with 1 phr DCP. Compatibilizing effect of the nanoclay and EPDM-g-MA addition to the blend were studied by viscoelastic and morphology characterization. Curing behavior of the samples showed that the vulcanization rate and crosslink density of the blends increased by increasing SR content. Morphological studies were carried out via XRD, SEM and EDX and the results revealed that the nanoclay was inclined to reside in the EPDM dispersed phase and form intercalated and exfoliated structure and consequently, increase the hardness and elasticity of this phase in the nanocomposites, while agglomerated in SR. Tensile test results of the samples indicated a good fitting of experimental results and Maxwell and Kelvin-Voigt models in the initial time of deformation for all the blends. Close fitting of the tensile properties based on the experiment and Maxwell model is related to the good dispersion of the nanoclay in the blends. Using rheological models including Cole-Cole, Han plot and van-Gurp, showed the good dispersion and homogeneous structure of EPDM-based nanocomposites, but according rheological studies, the nanoclay is not able to disperse effectively in SR phase and the best dispersion was obtained in the presence of the compatibilizer. According to the morphology of the nanocomposites and also Palierne model, which used both rheological and morphological data, the addition of nanoclay to the blend decrease the interfacial tension from 0.34 mN/m to 0.06 mN/m and the minimum of the interfacial tension was calculated 0.04 mN/m for the nanocomposite containing both the nanoclay and compatibilizer. Keywords: SR, EPDM, Nanoclay, Rheological properties, Morphology, Maxwell model