بخشی از مقاله
چکیده:
آمیزه اکریلو نیتریل بوتادی ان شامل نمونه های متفاوت پرکننده شامل ضایعات رنگ پودری و نانو خاک رس در درصدهای مختلف پرکننده در حضور گوگرد بعنوان عامل ولکانیزاسیون در مخلوط کن داخلی هک به روش اختلاط مذاب تهیه شد. الگو های پراش پرتو ایکس توسعه زنجیرهای پلیمری درون لایه های سیلیکاتی و وجود حالت بین لایه ای را پیشنهاد می کند. تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از نمونه ترکیبی از ساختار بین لایه ای و ورقه ای شده را نشان می دهد. آنالیز پخت نشان داد که هر دو پرکننده گشتاور را افزایش می دهند که این میزان افزایش در نانو خاک رس محسوس تر از ضایعات رنگ پودری می باشد. مشخص گردید که نانو خاک رس و ضایعات پودر رنگی به طور قابل ملاحظه سبب افزایش خواص مکانیکی و رئولوژیکی نمونه ها در مقایسه با نیتریل رابر خالص شده اند.
مقدمه
نانوکامپوزیتها با داشتن خواصی بر جسته مانند:
- 1 - سختی و استحکام بالا با وجود وزن بسیار کم در مقایسه با کامپوزیتهای سنتی،
- - 2 داشتن خواصی عالی در برابر نفوذ گازها و بکار نبردن روشهای سنتی مانند: استفاده از نانوکامپوزیتهای پلیمری دسته جدیدی از مواد کامپوزیتی هستند که در آنها اجزائی با طبیعت معدنی و اندازههای بسیار کوچک - در ابعاد نانو - و با ساختارهای مختلف مانند : اکسید-های فلزی با ساختار سه بعدی، خاکرس با ساختار لایهای و دو بعدی و نانو لولههای کربنی با ساختار یک بعدی به عنوان جزء تقویتکننده به میزان کمتر از %6 وزنی در ماتریسهای پلیمری مورد استفاده قرار میگیرند. بنابراین نانو کامپوزیتها ترکیبی از دو مفهوم کامپوزیت و مواد نانو ذره هستند.
پلیمرهای چند لایه، راحتی فرآیند بازیافت و کدر نبودن به دلیل کم بودن ضخامت نانو ذرات نسبت به طول موج نور، بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند .
در این تحقیق تاثیر پرکننده های ضایعات رنگ پودری و نانو خاک رس بر خواص مکانیکی و رئولوژی واشر های بر پایه اکریلونیتریل بوتادی ان رابر مورد بررسی قرار گرفت.
کارهای آزمایشگاهی
در جدول - 1 - مشخصات مواد بکار رفته ذکر گردیده است. به منظور رطوبت گیری، ذرات نانو خاک رس به مدت 24 ساعت در گرم خانه خلاء در دمای 80 درجه سانتیگراد قرار داده شدند.نانو خاک رسه نمونه ها مطابق جدول - 2 - و - 3 - با روش اختلاط مذاب در یک مخلوط کننده داخلی صورت گرفت. مخلوط کننده داخلی مورد استفاده یک نوع مخلوط کن داخلی HAAK با حجم 300cc ساخت کشور آلمان بوده است. اختلاط در دمای 105 شروع شده است و دور دستگاه برای انجام اختلاط 60rpm و زمان کل فرایند اختلاط 8 دقیقه تنظیم شده است.
در این فرایند پس از تنظیم سرعت چرخ دنده ها الاستومر NBR به داخل مخلوط کننده تغذیه گردید. سپس اضافه کردن سیستم پخت در غلتک Polymix 200L ساخت کشور انگلستان به مدت 5 دقیقه و در دمای محیط انجام گرفت. بعد از اختلاط مواد و تهیه آمیزه ها به وسیله غلتک ، مشخصات پخت آمیزه ها به وسیله رئومتر Zwick ساخت کشور آلمان در دمای 160 درجه سانتیگراد مطابق با استاندارد D 2084 تعیین شد. بعد از تعیین نمودن مشخصات پخت آمیزه ها ،به منظور تهیه ورق و قرص جهت انجام آزمون های مختلف، از پرس هیدرولیک آزمایشگاهی ساخت شرکت Diffenbacher تحت فشار 160EDUو در دمای 160 درجه سانتیگراد استفاده شد. دستگاه کشش مورد استفاده در این پروژه، دستگاه ایرانی Hiwa میباشد که سرعت کشش آن مطابق با استاندارد ASTM D 412، 500 mm/min می باشد.
جهت انجام این آزمون - بدست آوردن سختی نسبی - Shore A از دستگاه سختی سنج Frank ساخت کشور
فرانسه مطابق با استاندارد ASTM D 2240 استفاده گردید.
Ultracut E cryomicrotome توسط کارد الماس به ضخامت 100 nm در دمای -100 œC برش داده شدند. از نمونههای آماده شده به وسیله دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری1 مدل EM 208 S ساخت شرکت Philips با ولتاژ شتاب دهنده 120 کیلو ولت تصویربرداری گردید.
جدول - 2 فرمول کامپوزیت های NBR
از آنالیز پراش پرتو ایکس به منظور اندازه گیری فاصله بین لایه های سیلیکاتی در ماتریس رابر استفاده شد. شکل 1 نشانگر نتایج حاصل از پراش پرتوایکس نمونه های حاوی شامل مقادیر 3، 5 و 7 درصد نانو خاک رس، در زاویه کمتر از 2 = 4,38 هیچ پیکی مشاهده نمی شود. این موضوع بیانگر این است که زنجیرهای پلیمری درون لایه های سیلیکاتی نفوذ کرده و لایه ها از هم بطور کامل باز شده است و حالت ورقه ای شدن اتفاق افتاده است. میزان لایه لایه ای شدن و صفحه صفحه شدن به فاکتورهایی از قبیل سایز انباشتگی ذرات نانو و نفوذ زنجیرهای الاستومری در داخل لایه های سیلیکاتی و طبیعت خود الاستومر بستگی دارد. این آزمون ساختار ورقه ای شده را برای نانو خاک رس در نمونه ها پیشنهاد می کند. در محدوده 2 = 6,26 پیک های ضعیفی ظاهر شده که این را می توان به علت انباشتگی و تجمع برخی لایه های سیلیکاتی درون زنجیرهای پلیمری دانست.
شکل-1 الگو های پراش اشعه X نانو خاک رسcloisite 30B و نمونه های حاوی نانو خاک رس
شکل -2تصویر میکروسکوپ الکترون عبوری از نمونه حاوی5 درصد نانو خاک رس
تصویر میکروسکوپ الکترون عبوری از نمونه حاوی 5 درصد نانو خاک رس در شکل 2 نشان داده شده است. این تصویر ترکیبی از ساختار بین لایه ای و ورقه ای را برای نانو خاک رس در این نمونه نشان می دهد.
