بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله تاثیر شرایط اختلاط بر خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت پلی پروپیلن/ پلی آمید تقویت شده با نانوذرات گرافن اکساید در شرایط اختلاط گوناگون مورد بررسی قرار گرفت. نانوکامپوزیت ها با استفاده از مخلوط کننده داخلی تهیه شد.
پلی پروپیلن پیوند زده با مالئیک انیدرید - PP-g-MA - به عنوان سازگارکننده مورد استفاده قرار گرفت و مقدار آن 3 و 8 درصد وزنی و محتواي گرافن اکساید 1 درصد وزنی در تمام نمونه ها ثابت در نظر گرفته شد. خواص مکانیکی نانوکامپوزیتها با استفاده از آزمون سختی و کشش مورد بررسی قرار گرفتند و نتایج حاصل نشان داد شرایط اختلاط موجب تغییر در خواص نهایی نانوکامپوزیت میشود. همچنین بررسی ساختارنانوکامپوزیتها با استفاده از آزمون پراش اشعه - XRD - X نشان داد که تغییر شرایط خوراك دهی و مقدار سازگارکننده از جمله عوامل تاثیر گذار بر روي نحوه پراکنش و جایگاه نانوذره می باشند.
1 مقدمه
نانو کامپوزیت هاي پلیمري یکی از مهم ترین گروه از مواد پایه پلیمري هستند که دربخش هاي مختلفی از صنعت استفاده میشوند. از این رو این گونه از مواد نانوکامپوزیت آلی و غیرآلی در چند سال اخیر مورد مطالعه محققین و توجه صنعتگران قرار گرفته است و دلیل اصلی آن بهبود خواص ماده پلیمري با افزودن مقادیر بسیار کم افرودنیها و پرکنندههایی مانند گرافن، خاك رس در مقایسه با خواص پلیمر خالص است.
پلی پروپیلن از پرمصرف ترین مواد پلیمري است که از پلیمریزاسیون پروپیلن در شرایط دما و فشار نسبتأ ملایم و در حضور کاتالیست زیگلرناتا تولید می شود. این ماده سه پیکر بندي فضایی مختلف دارد که عبارتاند از ایزوتکتیک، سندیوتکتیک و اتاکتیک. پلی پروپیلن داراي مقاومت بالا در برابر کشش، چگالی کم، سختی و مقاومت در برابر اسید و باز بوده و هزینه تولید آن نسبت به سایر ترموپلاستیکها کمتر است.این ماده در یک بازه گسترده از کاربردهایی شامل فیلم به منظور بسته بندي مواد غذایی، الیاف نساجی، تولید لوله و اجزا خودرو مورد استفاده قرار میگیرد.
پلی آمیدها - نایلون ها - جزو پلاستیک هاي مهندسی به حساب می آیند و به روش پلیمریزاسیون تراکمی یک دي آمین و یک اسید دو عاملی و یا پلیمریزاسیون آمینو اسیدها تولید می شوند. این پلیمرها داراي رشتههاي منظم و هم اندازه هستند که به همین خاطر بلورینگی زیادي از خود نشان میدهند.
گرافن اکساید ماده اي تک لایه است که از اکسیداسیون پودر گرافیت با اکسیدکننده هاي بسیار قوي بدست می آید و داراي خواص بی نظیر مکانیکی و دمایی است و مساحت سطحی بسیار بالایی دارد و بخاطر اینکه گرافن از لحاظ شیمیایی به کربن نانوتیوپ شباهت داشته و به لحاظ ساختاري همانند خاك رس لایه اي میباشد، ویژگی مکانیکی، هدایت گرمایی و الکتریکی پلیمر را بهبود میبخشد. بدلیل سهولت تبدیل گرافن اکساید به گرافن، این ماده نظر بسیاري از دانشمندان را بخود جلب کرده و به اعتقاد بسیاري این ماده میتواند در تولید مواد منعطف و ارزان براي استفاده در صنعت الکترونیک استفاده شود. گرافن یک صفحه دو بعدي کربنی با ضخامت یک اتم با ساختار لانه زنبوري و مسطح میباشد.
بینگ لو و همکارانش[1] یک دسته جدید از مالئیک انیدرید اصلاح شده پلیمرهاي - PP-MA - PP را بررسی کردند. این محققان دریافتند که سازگاري تنها به ساختار سازگارکننده وابسته نیست که به صورت درجا با واکنش PP-MA با زنجیر پلی آمید تشکیل شود. در آلیاژ غنی از پلی آمید، بسیاري از سازگارکننده ها در رابط بین حوزه هاي PP و PA موقعیت خرابی را از خودشان تشکیل میدهند. از سوي دیگر، در آلیاژ غنی از PP به صورت درجا سازگارکننده هایی که تشکیل می شوند به طور کلی بسیار مؤثر میباشند، بخصوص آن هایی که شامل PP-B-SMA با PP وزن مولکولی بالا و واحد MA متعدد میباشند.
هنگژي لئو و همکارانش[ 2 ] اثر مالیتد الاستومر گرمانرم - TPEg - را بر مورفولوژیکی آلیاژ PP/PA6 بررسی کردند. آن ها دریافتند که آلیاژ PP/PA6/TPEg اثر چسبندگی سطحی ضعیفی را بین فاز پراکنده و ماتریس نمایش میدهد. با این حال، استفاده از TPEg باعث پراکندگی بهتر و بهبود چسبندگی سطحی میشود.
Kusmono و همکارانش[3] تأثیر SEBS-g-MA روي خواص مکانیکی و حرارتی و مورفولوژي نانو کامپوزیت هاي خاك رسPA6/PP/ را مطالعه کردند. آنها دریافتند که اضافه کردن SEBS-g-MA در نانو کامپوزیت هاي خاك رسPA6/PP/ چقرمگی شکست، استحکام ضربه و قابلیت چکش خواري را افزایش می دهد و وجود SEBS-g-MA اثر جزئی روي رفتار بلورینگی و مذاب نانوکامپوزیت هاي خاك رسPA6/PP/ دارد و ترکیب کردن SEBS-g-MA پایداري حرارتی نانوکامپوزیت ها را افزایش میدهد.
بنالیا کوئینی و همکارانش[ 4 ] به بررسی خواص مکانیکی، رفتار تأخیر دهنده آتش و مورفولوژي آلیاژ PP/PA66 با سازگارکننده PP-g-MAH و نانو رس اصلاح شده پرداختند. آن ها بیان کردند که اختلاط نانورس داراي اثر قابل توجهی در استحکام نانوکامپوزیت PP/PA66 می شود و نتایج تحقیقات آن ها نشان داد که افزایش لایه برداري از نانورس از نانوکامپوزیتها موجب شد که خواص تأخیر دهنده شعله به طور قابل توجهی بهبود یابد و همچنین تعادل خوبی از مقاومت به ضربه و تأخیر دهنده شعله براي نانوکامپوزیتها PP/PA66 در حضور سازگارکننده PP-g-MAH به دست آمد.
-2 مواد و روش تحقیق
در این پروژه از موادي جهت تولید نانو کامپوزیتها استفاده شده است که در جدول1 معرفی شده است.
جدول .1 مواد استفاده شده و خصوصیات آنها
