11799

11799

بررسي تاثير نانورس بر ريزساختار و خواص آميزه پليمري پلي پروپيلن/الاستومر

دكتري

مهندسي مواد و متالورژي

ارديبهشت 1392

ارديبهشت 1392

دكتر عليرضا خاوندي

چكيده آميزه‌هاي پليمري تقويت شده با نانورس موادي جديد با كارايي بالا هستند كه مجموعه¬اي از مزاياي آميزه¬هاي پليمري و نانوكامپوزيت‌ها را دارا هستند. در پژوهش حاضر آميزه پلي‌پروپيلن/ بلوك كوپليمر اتيلن- اكتن (EOC) انتخاب و با نانورس (Nanoclay) تقويت شده و اثر استفاده از سازگاركننده¬هاي مختلف و روش¬هاي مخلوط كردن متفاوت بر ريزساختار و خواص نانوكامپوزيت سه¬تايي PP/EOC/clayمورد بررسي قرارگرفته است. درضمن، خواص نانوكامپوزيت سه¬تايي حاوي كوپليمر تصادفي EOC نيز با اين نانوكامپوزيت مقايسه شده است. به منظور بررسي اثر سازگاركننده بر محل حضور رس، آميزه پليمري PP/EOC و نانوكامپوزيت PP/EOC/clay بدون سازگاركننده و با افزودن سازگاركننده¬هاي پلي¬پروپيلن پيوند زده شده با اندريد مالئيك ((PP-g-MA، كوپليمر اتيلن- اكتن پيوند زده شده با اندريد مالئيك (EOC-g-MA) و نسبت مساوي از هر دو نوع سازگاركننده توسط اكسترودر دو پيچه تهيه شد. آزمون¬هاي XRD ، TEM و SEM براي مطالعه ريزساختار بكارگرفته شد. از آزمون هاي كشش، خمش چهار نقطه، ضربه، كشش روي نمونه¬هاي حاوي فاق(SENT) و خمش سه نقطه جهت بررسي خواص مكانيكي استفاده شد. در ضمن ازآناليزهاي رئولوژيكي، DSC و DMTA به منظور بررسي دقيق¬ترنحوه توزيع و محل حضور رس در آميزه¬هاي پليمري بهره گرفته شد. جهت بررسي مكانيزم¬هاي شكست، سطوح شكست ضربه و مناطق تخريب راس فاق نمونه¬ها به ترتيب توسط SEM و ميكروسكوپ نوري عبوري مورد مطالعه قرارگرفت. محاسبات ترموديناميكي و آناليز XRD نشان داد در آميزه PP/EOC، تمايل رس به فاز EOC بيشتر از PP مي¬باشد. بطوريكه نتايج آناليزهاي XRD، TEM، DMTA، DSC و آزمون¬هاي رئولوژيكي و مكانيكي همگي بيانگر حضور رس در درون يا نزديك فاز EOC بصورت بين¬نشين (Intercalated) در نانوكامپوزيت PP/EOC/clay فاقد سازگاركننده است. نتايج آناليزهاي انجام شده همچنين بيانگر حضور رس بصورت بين¬نشين در فاز EOC و PP بترتيب درنانوكامپوزيت¬هاي حاوي سازگاركننده EOC-g-MA و PP-g-MA و همچنين حضور رس بصورت مجموعه¬اي از ساختارهاي بين¬نشين و و رقه¬ورقه¬اي شده(Exfoliated) در دو فاز در نانوكامپوزيت حاوي هر دو نوع سازگاركننده مي¬باشد. نتايج SEM نشان داد اندازه ذرات الاستومر در اثر افزودن رس به مقدار زيادي كاهش مي¬يابد، بطوريكه اندازه متوسط ذرات EOC از nm640 در آميزه PP/EOC به nm126 در نانوكامپوزيت PP/EOC/clay مي¬¬¬¬¬رسد. نتايج آزمون¬هاي مكانيكي بيانگر افزايش زياد در چقرمگي بخصوص در مورد نانوكامپوزيت PP/EOC/EOC-g-MA/clay (5 برابر افزايش در استحكام ضربه و 3 برابر افزايش در انرژي گسترش ترك آزمون SENT) مي¬باشد. نتايج مشاهدات ميكروسكوپي نشان مي¬دهد مهم¬ترين مكانيزم افزايش چقرمگي در اين نانوكامپوزيت كريزينگ (Crazing) مي¬باشد. همچنين نتايج نشان داد بهترين توازن خواص مكانيكي، رئولوژيكي و فيزيكي مربوط به نانوكامپوزيت حاوي هر دو نوع سازگاركننده بوده كه علت آن توزيع مناسب رس در دو فاز و نقش سازگاركنندگي آن مي¬باشد. علاوه بر اين نتايج نشان داد در نانوكامپوزيت حاوي بلوك كوپليمر EOC نسبت به تركيب مشابه حاوي كوپليمر تصادفي توزيع ذرات رس بهتر و چقرمگي بالاتر مي¬باشد وبا پيش مخلوط كردن رس و پلي¬پروپيلن در نانوكامپوزيت PP/EOC/PP-g-MA/EOC-g-MA/clay، اكثر ذرات رس در فاز PP و بصورت بين¬نشيني قرار مي¬گيرد. واژه¬هاي كليدي: آميزه¬پليمري، نانوذرات رس، نانوكامپوزيت، سازگاركننده.