28339

سنتز كوپليمرهاي آكريلاتي به روش پليمريزاسيون امولسيوني و بررسي اثر ساختار بر چسبندگي و خواص مكانيكي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- مهندسي پليمر

1398

1402/1/29

محمدرضا مقبلي

دانشكده شيمي

در اين پايان¬نامه، كوپليمر بوتيل آكريلات، متيل متاآكريلات و هيدروكسي اتيل متاآكريلات در يك محفظه¬ي بسته، به روش پليمريزاسيون امولسيوني توليد گرديد. همچنين اثر نوع و نسبت مونومر¬ها، به عنوان يك عامل موثر در خواص كوپليمر نهايي، مورد بحث و بررسي قرار گرفت، به اين ترتيب كه در مرحله¬ي اول به جهت سنتز كوپليمر آكريلاتي، مونومر هيدروكسي اتيل متاآكريلات در مقادير درصد وزني 2/0 ، 4/0 ، 6/0 و 1 افزوده شد. سپس در مرحله¬ي دوم، نانوذرات سيليكاي اصلاح شده با عامل سيلاني متاكريلوكسي پروپيل تري متوكسي سيلان ( به منظور برقراري پيوندهاي موثر بين نانوذرات سيليكا و پليمر آكريلاتي و اصلاح سطح سيليكا)، در مقادير 5/0 ، 1، 2 و 3 درصد وزني، براي بهبود ساختار و خواص سايشي به ساختار پليمر افزوده شدند تا بتوان يك نانوكامپوزيت پليمري با خواص قابل قبول توليد كرد. پس از سنتز كوپليمرهاي آكريلاتي و سپس تهيه¬ي نانوكامپوزيت¬هاي كو-پلي آكريلات/ سيليكاي اصلاح شده، خواص مكانيكي و شيميايي محصولات نهايي، توسط آزمايش¬هاي مقاومت كششي، چسبندگي، كشش گوه¬اي، طيف سنجي مادون قرمز-فوريه، محتواي ژل و آزمايش گرماسنجي، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از آزمايش هاي طيف سنجي FTIR و ATR، تاييد كرد كه نانوذرات سيليكا با موفقيت توسط عامل سيلاني ذكر شده، اصلاح سطح گرديده و گروه¬هاي سيلاني بر روي سطح نانوذرات قرار گرفته¬اند. همچنين نتايج به دست آمده از آزمايش گرماسنج روبشي تفاضلي نشان داد كه افزودن مونومر هيدروكسي اتيل متاكريلات و نانوسيليكا، باعث افزايش دماي انتقال شيشه¬اي نمونه هاي كوپليمري شده و دماي انتقال شيشه¬اي براي نمونه¬ي شامل 3 درصد نانوسيليكا، نيز نسبت به نمونه¬ي فاقد آن (حاوي 5/0 گرم هيدروكسي اتيل متاكريلات)، 22 درجه افزايش يافت. نتايج آزمون چسبندگي و كشش گوه¬اي نشان داد كه در مقدار 5/0 گرم هيدروكسي اتيل متاكريلات، ميزان استحكام چسبندگي و طول ترك، به ترتيب نسبت به نمونه¬ي فاقد هيدروكسي اتيل متاكريلات، 28 درصد افزايش و 50 درصد كاهش داشته است. نتايج آزمون كشش گوه¬اي به خوبي تاييد كننده نتايج آزمون چسبندگي بود و نمونه-هاي نانوكامپوزيتي شامل 5/0 و 1 درصد نانوذره، بهترين خواص چسبندگي را نسبت به مابقي نمونه¬ها از خود نشان دادند. نتايج به دست آمده از آزمون كشش نيز نشان داد كه به طور كلي نمونه¬هاي شامل 1 و5/0 درصد نانوذره، خواص كششي بهتر و بالاتري دارند.

1402/03/10

Synthesis of acrylate copolymers by emulsion polymerization method and investigating the effect of structure on adhesion and mechanical properties

4/17/2024 12:00:00 AM

In this thesis, the copolymer of butyl acrylate, methyl methacrylate and hydroxyethyl methacrylate was produced in a closed chamber by emulsion polymerization method. Also, the effect of the monomer type and proportion of that was discussed and investigated as an effective factor in the properties of the final copolymer, so that in the first step, In order to synthesize of acrylate copolymer, hydroxyethyl methacrylate monomer, respectively in the amount of 0.0, 0.2, 0.4, 0.6 and 1 by weight, were added. Then, in the second step, silica nanoparticles were modified with the silane agent methacryloxypropyltrimethoxysilane (in order to create an effective bonds between silica nanoparticles and acrylate polymer and modify the silica surface), in amounts of 0.5, 1, 2, and 3% by weight, Also, to improve the structure and abrasion properties, they were added to the polymer structure to produce a polymer nanocomposite with acceptable properties. After the synthesis of acrylate copolymers and then the preparation of modified co-polyacrylate/silica nanocomposites, the mechanical and chemical properties of the final products were determined by tests of tensile strength, adhesion, wedge tension, infrared-Fourier spectrometry, The gel content and calorimetric test were investigated. The results of FTIR and ATR spectroscopic tests confirmed that silica nanoparticles were successfully coated by the silane agent, the surface was modified and silane groups were placed on the surface of the nanoparticles. Also, the results obtained from the differential scanning calorimeter test showed that the addition of hydroxyethyl methacrylate monomer and nano silica increases the glass transition temperature of copolymer samples. Also, the glass transition temperature of the sample containing 3% nanosilica increased by 22 degrees compared to the sample without it (containing 0.5 grams of hydroxyethyl methacrylate. The results of the wedge adhesion and tensile test showed that in the amount of 0.5 grams of hydroxyethyl methacrylate, the amount of adhesion strength and crack length increased by 28% and decreased by 50%, respectively, compared to the sample without hydroxyethyl methacrylate. The results of the wedge tensile test confirmed the results of the adhesion test well, and the nanocomposite samples containing 0.5% and 1% of nanoparticles showed the best adhesion properties compared to the rest of the samples. The results obtained from the tensile test also showed that, in general, samples containing 0.5% and 1% of nanoparticles have better and higher tensile properties.

متيل متاآكريلات , پليمريزاسيون امولسيوني

Methyl methacrylate , emulsion polymerization

Meison Mazloom

Dr. Moghbeli