بخشی از مقاله
خلاصه
هدف از انجام این کار تحقیقاتی، تهیه، شناسایی و بررسی تأثیر بعضی نانو ذرات معدنی مثل گرافیت و گرافیت اکسید در کاهش میزان مهاجرت نرمکنندهها و موادی است که آزاد شدن آنها از پلاستیکها در طولانی مدت باعث آلوده شدن محیطزیست و نیز باعث از دست دادن خواص مطلوب و کاهش کارایی آنها میشود. یکی از مواردی که در سالهای اخیر مورد توجه بعضی محققان در صنایع پلیمری قرار گرفته است، اقدام در مورد کاهش مهاجرت نرمکنندههای مختلف به خصوص فتالاتها درچرم مصنوعی حاصل از پلیوینیلکلراید - PVC - است. چون این دسته از نرمکنندهها به دلیل همگن بودن با پلیوینیلکلراید در شرایط معمولی، بیشتر از سایر نرمکنندهها کاربرد دارد. برای این منظور ابتدا گرافیت وگرافیت اکسید تهیه شد و به وسیله تکنیکهایی همچون XRD ، SEM و FT-IR شناسایی گردیدند. سپس این ترکیبات هم به عنوان تقویت کننده خواص مکانیکی و هم به عنوان عامل جلوگیریکننده از میزان مهاجرت نرمکنندههایی مثل دیاکتیلترفتالات و دیبوتیلفتالات به طور جداگانه به پیویسی خالص اضافه و به صورت خمیر - پلاستیسول - تهیه شدند. سپس تأثیر آنها به عنوان تقویت کننده خواص و به عنوان کاهش دهنده میزان مهاجرت نرمکننده به وسیله تکنیکهایی همچون SEM و XRD، TGA وDSC بررسی گردید. آزمایشهای مکانیکی کشش نمونهها نیز مورد بررسی قرار گرفت. همه نتایج حاصل تأیید بر بهبود و تقویت خواص و کاهش میزان مهاجرت نرمکنندهها از نمونهها بود.
کلمات کلیدی: پلیوینیلکلراید، مهاجرت نرمکنندهها، کربن نانو لوله، گرافیت، گرافیت اکسید
مقدمه
پلیوینیلکلراید در جایگاه دومین پلیمرهای پر مصرف بعد از پلیالفینها قرار دارد. این پلیمر به علت کاربردش در تهیه محصولات ارزان، فرآیند آسان و پایداری مناسب بهطور گستردهای در صنعت به کار برده میشود.[1-4] این پلیمر از طریق سه فرآیند امولسیونی، سوسپانسیونی و تودهای تولید میشود که نوع امولسیونی - E-PVC - آن همراه با نرمکنندههایی مثل دیاکتیلترفتالات و دیبوتیلفتالات در تولید چرم مصنوعی استفاده میشود. یکی از مشکلات چرم مصنوعی مهاجرت نرمکنندههای مذکور از شبکه پلیمر است، زیرا با خروج نرمکننده، خواص مکانیکی چرم مصنوعی، ازجمله انعطافپذیری وقدرت کشش آن کاهش مییابد ونیز محصول، ترد و شکننده شده و باعث کاهش ماندگاری آن میشود .[5-7] لذا، هدف از انجام این پروژه کاهش و جلوگیری از مهاجرت نرمکننده دیاکتیلترفتالات از آمیزه چرم مصنوعی بهوسیله بعضی نانوذرات معدنی مثل گرافیت و گرافیتاکسید میباشد . [8]
در ابتدا از گرافیت ،گرافیت اکسید تهیه شد و بهوسیله تکنیکهای XRD ، SEM و FT-IR شناسایی گردید .[8] در بخش اول این مقاله، نمونههایی از پیویسی خالص و نیز دارای نانو لوله کربنی تک دیواره تهیه شد. سپس از تکنیک SEM و XRD جهت بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیتهای حاصل استفاده شد 9]،.[10 در بخش تجربی به مطالعه مهاجرت، تراوش و استخراج نرمکنندههایی همچون دیاکتیلترفتالات و دیبوتیلفتالات از نمونهها پرداخته شد. نتایج وزن سنجی نشان داد که نانو ذرات به کار برده شده، سبب کاهش میزان خروج نرمکننده از طریق فرآیندهای مهاجرت و تراوش میشوند. طیف سنجی ماوراء بنفش- مرئی نشان داد که نانو لوله کربنی تک دیواره اثر بازدارندگی بر استخراج نرمکننده بهوسیله اتر نفت دارد. نتایج حاصل از تکنیکهای TGA ، DSC و آزمایشهای مکانیکی کشش نشان دادند که این نانوذرات کاهش قابل توجهی در میزان مهاجرت نرمکنندههای مذکور در نانوکمپوزیتهای پیویسی دارند.
-1 بخش تجربی
1-1دستگاههای شناسایی
تجزیه وزن سنجی گرمایی- - TGA - * نمونهها بهصورت فیلم بهوسیله دستگاه مدل Mettler TA4000 ساخت سوئیس با سرعت روبشی 10oC/min تحت تأثیر گاز نیتروژن، در دانشگاه اصفهان ثبت شد. آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی - - DSC - نمونهها بهصورت فیلم بهوسیله دستگاه Mettler TA4000 ساخت سوئیس با سرعت روبشی 10oC/min تحت تأثیر گاز نیتروژن، در دانشگاه اصفهان انجام شد. جهت انجام آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی نمونهها در دماهای پایینتر از دمای محیط، از نیتروژن مایع استفاده شد. میکروسکوپ روبشی الکترونی - - SEM - بررسی SEM از سطح نمونههای نانوکامپوزیتی بهوسیله دستگاه AIS-2100 - Model-550-SERON - Technology در دانشگاه آزاد واحد شهر مجلسی انجام گردید.
طیف ماوراء بنفش- مرئی - - UV-vis - طیفهای مذکور بهوسیله دستگاه - UV-vis-160 - SpectrometryShimadzu دو پرتو، در دانشگاه اصفهان گرفته شده است. پراش اشعه ایکس- - XRD - ** مطالعات XRD نمونهها بهوسیله دستگاه X-Ray Diffractometer, Bruker, D8AVANCE, با طول موج 1/5406 آنگستروم بهوسیله لوله آند - . - &X و با فیلتر Ni از زاویه 5 تا 70 درجه، متعلق به آزمایشگاه مرکزی دانشگاه اصفهان انجام گردید. دستگاه کشش- بررسی خصوصیات مکانیکی نمونههای تهیه شده بهوسیله دستگاه تست کشش مدل SMT5 ساخت شرکت SANTAM در گروه شیمی دانشگاه اصفهان انجام شد.
2-1 مواد مصرفی
مشخصات مواد مصرفی در جدول -1 نشان داده شده است.
-2×تهیه گرافیت اکسید
درون بالن یک لیتری ته گرد سه دهانه، مخلوطی از 10 گرم گرافیت پودری و 7/5 گرم نیترات سدیم - NaNO3 - ریخته شد. بالون درون مخلوط آب و یخ قرار داده شد - صفر درجه سانتیگراد - . سپس 340 میلیلیتر اسید سولفوریک خالص - 97 درصد - به تدریج به آن اضافه گردید. بعد از یک ساعت به هم زدن با همزن مغناطیستی، 45 گرم پرمنگنات پتاسیم
