17761

17761

بررسي تجربي اثر نانوذرات سيليكا بر روي ساختار وفرآيند فوم لاستيك طبيعي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - پليمر

ارديبهشت ماه 1396

دكتر محمد فصيحي دستجردي

مهندسي شيمي

چكيده در اين پژوهش اثر نانوذرات سيليكا بر روي ساختار و پخت فوم لاستيك طبيعي مورد بررسي قرار گرفت . همچنين اثر عامل سازگاركننده و شرايط اختلاط بر چگالي فوم و ساختار سلولي مطالعه گرديد . افزايش ميزان بارگزاري نانوذرات سيليكا سبب افزايش ويسكوزيته برشي و نيز كاهش زمان شروع پخت و زمان پخت نهايي مي گردد . همچنين افزايش دماي پخت ، سبب كاهش ويسكوزيته برشي و تسريع واكنش پخت مي گردد . وجود عامل فوم زا نيز به نحو چشمگيري بر زمان پخت موثر بوده و آن را كاهش مي دهد . از طرفي ديگر ، سيستم پخت نيز اثر كاتاليستي بر عملكرد عامل فوم زا داشته و دماي تجزيه عامل فوم زا را حدود °C50 كاهش مي دهد . با توجه به تصاوير SEM گرفته شده از فوم هاي NR تهيه شده مي توان دريافت كه با افزايش تركيب درصد نانوذرات سيليكا ، ضخامت ديواره سلولي در حالت اختلاط دماي پايين حدود 79% ، اختلاط دماي بالا حدود 47% و اختلاط دماي بالا همراه با سازگاركننده حدود 54% افزايش پيدا كرده ، اندازه سلولي از 600 ميكرون تا 300 ميكرون كوچكتر شده و ساختار سلولي فوم هاي توليد شده يكنواخت تر مي شود . چگالي سلولي فوم NR تهيه شده با نانوذرات سيليكا به دليل اثر هسته زايي نانوذرات نسبت به ماتريس لاستيكي ، در حالت اختلاط دماي پايين حدود 50% ، اختلاط دماي بالا حدود 40% و با وجود سازگاركننده به ميزان 25% درصد افزايش پيدا مي كند . قطر سلولي فوم NR تهيه شده با نانوذرات سيليكا ، با افزايش تركيب درصد نانوذرات سيليكا به دليل افزايش ضخامت ديواره هاي سلولي ، كم شدن كسر حجمي ماتريس لاستيكي و ممانعت هاي فضايي كه اين نانوذرات ايجاد مي كنند ، حدود 54% كاهش پيدا مي كند . از طرفي با كاهش قطر سلولي اين فوم ها ، تعداد سلول ها در واحد حجم نيز افزايش پيدا مي كند . با افزايش دماي پخت ، ميزان گاز منتشر شده در درون ماتريس لاستيكي افزايش پيدا كرده ، ضخامت ديواره سلولي 39% كاهش پيدا كرده و سلول هاي كوچكتر با يكديگر تلفيق شده و توليد فوم با چگالي سلولي كمتر ، قطر سلولي بزرگتر و تعداد سلول ها در واحد حجم كمتر مي كند . از طرفي با افزايش دماي اختلاط ، به دليل افت جرم مولكولي ماتريس لاستيكي و بهبود چسبندگي نانوذرات سيليكا به ماتريس لاستيكي ، شكل پذيري فوم NR توليد شده راحت تر شده و چگالي سلولي حدود 20% درصد كمتر و قطر سلولي حدود 50% درصد افزايش پيدا مي كند . پس از اضافه شدن سازگاركننده به سيستم ، به دليل افزايش چسبندگي بين نانوذرات سيليكا و ماتريس لاستيكي ، گاز توليد شده در درون ماتريس لاستيكي امكان خروج از فصل مشترك بين اين نانوذرات و ماتريس لاستيكي را كمتر داشته و فوم NR توليد شده در اين حالت داراي چگالي كمتر و قطر سلولي بيشتري بودند . واژه‌هاي كليدي: فوم لاستيك طبيعي ، ساختار سلولي ، نانوذرات سيليكا ، دماي اختلاط ، دماي فوم شدن

1396/06/08

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: In this work, the effect of silica nanoparticles on the structure and curing of natural rubber foam were studied. also, the effect of coupling agent and conditions of mixing on the foam density and cell structure were studied. increasing the amount of silica nanoparticles due to increased shear viscosity and also the scorch time and curing time is reduces. It also increases the curing temperature, due to reduce the shear viscosity and curing reaction is accelerated. the blowing agent also dramatically affect on curing time and it reduces. On the other hand, the curing system also catalytic effect on the performance of blowing agent and decomposition temperature of bowing agent about 50°C is reduces. According to SEM images taken from NR foams can be find out that by increasing the composition of silica nanoparticles , Cell wall thickness increased , smaller cell size and cell structure of the foam produced is more uniform . Cell density of NR foam prepared with silica nanoparticles due to the effect nucleation of nanoparticles to the matrix rubber, increases. The average cell diameter of NR foam prepared with silica nanoparticles decreases, by increasing the amuont of silica nanoparticles because of the increased the cell walls of thickness, low volume fraction of the rubber matrix and space prevents the nanoparticles are created. Furthermore, by reducing the average cell diameter of the foams, also the number of cells per unit volume increases. With increasing curing temperature, the gas published in the rubber matrix increased, the cell wall thickness reduced and smaller cells are combined with each other which leads to production of lower cell density foam, average diameter cell larger and the number of cells per unit volume less. increasing the mixing temperature, due to a drop in molecular weight rubber matrix and the improved adhesion of silica nanoparticles into the rubber matrix, cell density reduced and average diameter cell increases. After the addition of coupling agent to system, due to increased adhesion between the silica particles and rubber matrix, gas produced in the rubber matrix possibility of withdrawing from the interface between the nanoparticles and the matrix rubber less and NR foam produced in this case has a lower density and average diameter cells were more. Keywords: Natural rubber foam, Cell structure, Silica nanoparticles, Mixing temperature, Foaming temperature