23486

تهيه و بررسي خواص فوم هاي نانوكامپوزيتي لاتكس لاستيك طبيعي تقويت شده توسط نانوذرات آلومينا

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي-مهندسي پليمر

1397-1399

1399/11/27

دكتر محمد فصيحي-دكتر رضا نوروز بيگي

دكتر محمد فصيحي

مهندسي شيمي،نفت و گاز

در اين مطالعه، ابتدا به بررسي روش¬هاي ساخت فوم¬هاي لاتكس لاستيك طبيعي ذكر شده در منابع پرداخته شد كه سه روش دانلوپ، تالالي و حباب¬دهي معرفي و شرح داده شد. سپس با توجه به امكانات موجود و شرايط آزمايش و نوع مواد به كار رفته در اين مطالعه، روش¬هاي دانلوپ و حباب¬دهي، انتخاب گرديد. سپس با توجه به نتايج آزمون¬هاي پايداري نانوذرات درآب، نانوذره آلومينا به عنوان تقويت¬كننده¬ي مناسب، به ماتريس فوم در مقادير مختلف افزوده شد. آزمون¬هاي حرارتي، شامل تجزيه¬ي حرارتي و گرماسنج روبشي تفاضلي براي بررسي اثر نانوذرات بر تخريب و پخت فوم¬ها انجام شد. همچنين آزمون كششي براي سنجش اثر نانوذرات بر استحكام كشش و مدول و ساير خواص كششي فوم¬ها انجام گرفت. از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني، براي مطالعه¬ي مورفولوژي سطح نمونه¬ها استفاده شد و چگالي نمونه¬هاي ساخته شده به هر دو روش اندازه گيري گرديد. نتايج نشان داد كه، با افزايش ميزان نانوآلومينا، استحكام كشش و مدول، در هر دو روش، روند افزايشي دارد، اما مقدار اين كميت، در فوم¬هاي ساخته شده به روش حباب¬دهي بيشتر از روش دانلوپ بود. همچنين نانوذرات آلومينا سبب افزايش پايداري حرارتي فوم لاتكس لاستيك طبيعي گشت و مشاهدات ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني حاكي از اين بود كه ساختار سلولي فوم¬ها به صورت سلول¬باز بوده و ساختار و شكل سلول¬ها در دو روش با يكديگر تفاوت دارد هم چنين نحوه¬ي اتصال نانوذرات به ديواره¬هاي سلولي و وجود حفرات يا ترك-ها بر ديواره¬ي سلول¬ها نيز مشاهده شد. چگالي فوم¬ها نيز اندازه گيري گرديد كه مشخص شد فوم¬هاي ساخته شده با روش حباب¬دهي، چگالي كمتري نسبت به فوم¬هاي دانلوپ دارند و كمترين چگالي با مقدار 08/0 متعلق به فوم حاوي 2 درصد نانوذره ساخته شده با روش حباب دهي و بيشترين چگالي با مقدار 16/0 نيز متعلق به فوم حاوي 3 درصد نانوآلومينا با روش دانلوپ بود. افزايشphr 3 نانوآلومينا، به فوم-هاي ساخته شده به روش دانلوپ و حباب¬دهي، به ترتيب موجب افزايش استحكام كشش به ميزان 41 و 50 درصد شده است، كه نشان¬دهنده¬ي تاثير بيشتر افزودن نانوآلومينا، بر خواص مكانيكي فوم¬هاي ساخته شده به روش حباب¬دهي مي¬باشد. اثر افزايش نانوآلومينا بر سينتيك پخت نيز، چندان قابل توجه نبود.

1400/02/16

Preparation and evaluation of properties of natural rubber latex nanocomposite foams reinforced by alumina nanoparticles

1/1/1900 12:00:00 AM

In this study, first, the methods of making natural rubber latex foam mentioned in the sources, were investigated, and the three methods of Dunlop, Talalay and bubbling were introduced and described. Then, according to the available equipment and test conditions and the type of materials used in this study, Dunlop and bubbling methods were selected. Then, according to the results of nanoparticle stability tests in water, alumina nanoparticles were added to the foam matrix in different amounts as a suitable reinforcements. Thermal tests, including thermal decomposition and differential scanning calorimetry, were performed to investigate the effect of nanoparticles on the degradation and vulcanization of foams. Tensile test was also performed to measure the effect of nanoparticles on tensile strength and modulus and other tensile properties of foams. Field emission scanning electron microscopy was used to study the surface morphology of the samples and the density of the samples made by both methods, was measured. The results showed that, with increasing the amount of nano-alumina, tensile strength and modulus, in both methods, has an increasing trend, but the amount of this quantity was higher in the bubbling method than Dunlop method. Alumina nanoparticles also increased the thermal stability of natural rubber latex foam and field emission scanning electron microscopy observations indicated that the cellular structure of the foams was open cell and the structure and shape of the cells, differ from each other in Dunlop and bubbling methods. The attachment of nanoparticles to cell walls and the presence of cavities or cracks in the cell wall were also observed. The density of the foams was also measured and it was found that the foams made by the bubbling method have a lower density than the Dunlop foams. Addition of 6 phr nano alumina to foam made by Dunlop and bubbling method, has increased the tensile strength 41% and 50%, respectively, which shows the greater effect of adding nano-alumina, on the mechanical properties of the foams made by bubbling process. The effect of adding nano-alumina on the vulcanization kinetics, was not significant.