21053

۲۱۰۵۳

سنتز و مشخصه يابي نانوكامپوزيت هاي مغناطيسي بر پايه پلي يورتان و بررسي خواص آنها

دكتري

شيمي آلي

۹۳-۹۸

۱۳۹۸/۰۴/۲۶

دكتر محمدرضا نعيمي جمال

دكتر نيدال ابوزهرا

شيمي

كامپوزيت هاي پليمري از نظر تجاري مواد با اهميتي هستند كه در زمينه هاي گوناگوني مانند عايق هاي صوتي و گرمايي و در تصفيه آب كاربرد دارند. يكي از انواع پليمرهاي پرمصرف، فوم هاي پلي يورتاني مي باشند. اين گروه از مواد گرماسخت به دليل خواص فيزيكي خاصشان از جمله تخلخل زياد، مقاومت گرمايي خوب درصنايع مختلف به عنوان عايق هاي صوتي و حرارتي استفاده مي شوند. در بخش اول اين پژوهش تحقيقاتي، نانوكامپوزيت هاي فوم پلي يورتان حاوي نانوذرات آهن اكسيد عامل دار شده با اصلاح كننده هاي شيميايي اوره (urea) و تري اتيلن تترامين (Teta) سنتز شدند. نانوكامپوزيت هاي تهيه شده به وسيله آناليزهاي SEM، TGA و DMA مشخصه يابي شدند و به بررسي خواص جذب صوت اين نانوكامپوزيت ها نيز پرداخته شد. هدف از اين بخش، بررسي اثرات نانوذرات پركننده معدني بر روي خواص مكانيكي و گرمايي نانوكامپوزيت فوم پلي يورتاني بود. بررسي آناليز گرمايي و مكانيكي نانوكامپوزيت ها نشان دادند با افزودن نانوذرات معدني در ساختار فوم پلي يورتان، پايداري گرمايي و همچنين خواص مكانيكي نسبت به فوم خالص افزايش يافت. همچنين بررسي آناليز جذب صوت نانوكامپوزيت فوم پلي يورتان نشان دادند كه با افزايش درصد نانوذرات مغناطيسي اصلاح شده در ماتريس پلي يورتاني، ضريب جذب امواج صوتي در مقايسه با فوم خالص پلي يورتاني، افزايش يافت. به عبارت ديگر، اصلاح شيميايي سطح نانوذرات مغناطيسي اكسيدآهن باعث برهمكنش بهتر اين نانوذرات با ماتريس پلي يورتاني و كاهش تجمع اين نانوذرات مي شود. با افزايش درصد نانوذرات مغناطيسي اصلاح شده در ماتريس پليمري، فرآيند شبكه اي شدن و تخلخل فوم افزايش مي يابد و در نتيجه شاهد افزايش ضريب جذب امواج صوتي بيشتر مي گردد. در بخش دوم اين پژوهش تحقيقاتي، نانوكامپوزيت فوم پلي يورتاني حاوي نانوذرات آهن اكسيد اصلاح شده شيميايي با گروه آمينوپروپيل تري اتوكسي سيلان (APTES)، تهيه شد و از اين نانوكامپوزيت به عنوان يك نانوجاذب در جهت حذف يون هاي آرسنيك از محلول آبي استفاده شد. مزيت استفاده از اين نانوذارت اصلاح شده آهن اكسيد اين است كه به دليل خواص مغناطيسي به راحتي ميتوانستند به وسيله يك ميدان مغناطيسي خارجي (آهنربا) از محلول جدا شوند. از آناليز ICP-MS براي بررسي درصد حذف يون آرسنيك ازمحلول آبي استفاده شد. نتايج آناليز نشان دادند با افزايش زمان تماس نانوجاذب با محلول آرسنيك، درصد جذب افزايش مي يابد و بيشينه جذب آرسنيك به ميزان 95 درصد در مدت زمان 4ساعت بود. همچنين بررسي مدل هاي جذب نشان دادند كه فرايند جذب از مدل جذب لانگموير پيروي مي كند و حذف يون هاي آرسنيك از محلول آبي از نوع حذف شيميايي بود. واژه‌هاي كليدي: نانوكامپوزيت پليمري، پلي يورتان، فوم، آهن اكسيد، آرسنيك، تصفيه آب

1398/06/30

Synthesis and characterization of magnetic nanocomposites based on polyurethane and investigation of their properties

7/16/2020 12:00:00 AM

Polymer composites are commercially important materials that are used in various fields such as thermal insulators, and high performance composites for water and wastewater treatment. In recent years, research on polymer nanocomposites has increased dramatically. One of the most commonly used polymers is polyurethane foam. This group of thermoset materials has been used for thermal insulation due to their specific physical properties including high porosity, good tensile strength and abrasion resistance in various industries. In the first part of this research, nanocomposites of polyurethane foam containing modified iron oxide nanoparticles (modifiers: urea and triethylene tetramin, (Teta)) were synthesized with different chemical modifiers. The prepared nanocomposites were characterized by SEM, TGA and DMA analysis and the absorption properties of these nanocomposites were investigated. The sound absorption analysis of polyurethane foam nanocomposites showed that with increasing percentage of modified nanoparticles in polyurethane matrix, the absorption coefficient of sound waves increased compared to pure polyurethane foam. In other words, the chemical modification of the surface of the iron oxide magnetic nanoparticles results in better interaction of these nanoparticles with the polyurethane matrix. By increasing the percentage of modified nanoparticles in the polymer matrix, the networking process and porosity of the foam increases and as a result, the absorption coefficient of the sound waves increases. In the second part of this research, a polyurethane foam nanocomposite containing modified iron oxide nanoparticles (modifier: aminopropyl triethoxy silane, APTES) was prepared and used as a nano-adsorbent to remove heavy metal ions (arsenic) from aqueous solution. An ICP-MS analysis was used to determine the percentage of removal of arsenic ions from aqueous solution. The results of the analysis showed that increasing the time of contacting the nano-adsorption with arsenic solution, the percentage of adsorption increased and the maximum arsenic adsorption was 95% at 4 h. Also, the study of absorption models showed that the absorption process follows Langmuir's absorption model and arsenic removal process from aqueous solution was chemical removing. Keywords: Polymer nanocomposite, Polyurethane, Foam, Iron Oxide, Arsenic, Water filtration