بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، ابتدا پلی آمید-ایمید - / - PAI با استفاده از دی کربوکسیلیک اسید و دی آمین سنتز شده که حاوی گروههای آروماتیکی ایمیدی می باشد. در ادامه گرافن اکساید - GO - به واکنش پلیمریزاسیون اضافه شده و PAI عامل دار شده به صورت PAI /GO بدست آمد. نانوالیاف مخلوط پلی آمید/ - PA66 - 66پلی PAI /GO با استفاده از روش الکتروریسی تهیه شد. ساختار پلیمر تهیه شده از طریق آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز مورد بررسی قرارگرفته است و نتایج بدست آمده سنتز موفقیت آمیز پلی آمید-ایمید را نشان داد.
خواص گونه شناسی نانوالیاف با میکروسکوپ الکترونی پویشی، پخشGO در نانوالیاف با میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد بررسی قرارگرفت و همچنین خواص کششی نانوالیاف نیز بررسی شد. نتایج نشان می دهد که نانوالیاف دارای سطحی هموار و بدون دانه تسبیحی می باشد و افزودن GO میانگین قطرنانوالیاف متوسط را کاهش میدهد که این امر به دلیل افزایش هدایت الکتریکی محلول میباشد. تصاویر بدست آمده میکروسکوپ الکترونی عبوری GO با جایگیری مناسب داخل نانو الیاف که نتیجه دیسپرسیون GO در ماتریس پلیمری است را نشان می دهد.افزایش مدول مکانیکی نمونه های بدست آمده در اثر اضافه کردن GO / PAI، نانوالیاف را بعنوان گزینه مناسبی برای کاربردهای مکانیکی معرفی می کند.
مقدمه
پلی آمید - PA66 - 66 یک پلیمر پر مصرف در علوم مهندسی می باشد که به دلیل خواص مطلوب کاربردهای فراوانی دارد و در صنایع مختلف از آن استفاده می شود چرا که دارای خواص فوق العاده ای می باشد ولی در کنار این مزایا، معایبی هم دارد مثلا جذب رطوبت - در اثر جذب رطوبت ثبات ابعادی نداشته و شکل آن تغییر می کند - ، استحکام فشاری کم و ثبات ابعادی پایین می باشد بنابراین تغییر PA66به منظور بهبود خواص فیزیکی و ایجاد خواص جدید توجه بسیاری به خود جلب کرده است
نانوکامپوزیت های پلیمری مزایای تکنولوژیکی و اقتصادی بسیاری به همراه دارد . استفاده از مواد در مقیاس نانومتری به شدت بر روی خواص PA تاثیرگذار است مانند افزایش خواص مکانیکی و پایداری حرارتی را به همراه دارد 4 - و - 5 اخیرا استفاده از مخلوط کردن پلیمرها و استفاده از پلیمر ثانویه به عنوان مخلوط پلیمری درPA 66 و اضافه کردن یک نانوفیلر مثل نانولوله های کربنی و خاک رس مورد مطالعه قرار گرفته است.
پلی ایمیدها یکی از مهمترین دسته پلیمرها میباشند که دارای مقاومت حرارتی و مکانیکی مناسبی میباشد، ولیکن مشکل اصلی آنها عدم حلالیت و فرآیندپذیری است از طرفی پلیمرهای پلیآمید آلیفاتیک معمول نیز ثبات حرارتی و خصوصیات مکانیکی مناسبی ندارند که در بسیاری کاربردها ایجاد محدودیت می کنند. تغییر در ساختار پلیایمیدها و تبدیل آنها به پلیمرهایی مانند پلیآمید-ایمید میتواند در بهبود خواص پلیمر موثر باشد.
پلیآمید - ایمید یک دسته از پلیمرهای آمورف ترموپلاستیک است که دارای خواص مکانیکی مناسب؛ مقاومت شیمیایی و ثبات حرارتی است که بصورت گسترده در پوششهای سیمها بمنظور تولید سیمهای مغناطیسی استفاده میشود. در مقاله حاضر،مخلوط نانوالیاف پلیمری از PA 66 و PAIعامل دار شده با GO از طریق روش الکتروریسی تهیه شده است. با توجه به مطالعات انجام شده تاکنون هیچ تحقیقی بر این اساس گزارش نشده است.خواص نانوالیاف بدست آمده از طریق آنالیزهای SEM و TEM و استحکام سنج مورد بررسی قرار گرفته است.
تجربیات/تئوری
در تهیه دی کربوکسیلیک اسید از 4و'4 - -4و'-4ایزوپیرولیدن دی فنوکسی - بیس - فتالیک انیدرید - ، -4آمینو بنزوئیک اسید محصول شرکت آلدریچ، استیک اسید گلاسیال، پیریدین، اسید کلریدریک و استن از شرکت مرک آلمان خریداری شد. در سنتز پلیآمید-ایمید از دی کربوکسیلیک سنتز شده از 4و4 - - 4و-4ایزوپروپیلیدن دی فنیل 1و-1دی ال دی اکسی - محصول شرکت آلدریچ، کلسیم کلرید، تری فنیل فسفیت، پیریدین، -N متیل--2 پیرولیدن - NMP - و متانول از شرکت مرک آلمان تهیه شد.
در تهیه گرافن اکساید عامل دار شده با پلی آمید-ایمید از دی کربوکسیلیک سنتز شده از 4و4 - - 4و-4 ایزوپروپیلیدن دی فنیل 1و-1دی ال دی اکسی - و گرافن اکساید GO پودر شکل، 15-20 لایه و %4-10 اکسید شده محصول شرکت آلدریچ، کلسیم کلرید، تری فنیل فسفیت، پیریدین، -N متیل--2 پیرولیدن - NMP - و متانول از شرکت مرک آلمان تهیه شد. علاوه بر این از پلیآمید66 با متوسط وزن مولکولی MV= 33000 g/mol از شرکت نخ تایر صبا خریداری شد در تهیه محلولهای الکتروریسی حلال مورد استفاده اسید فرمیک، که از شرکت مرک آلمان میباشد همچنین این حلال مناسب برای ایجاد پراکنش پایدار گرافن اکساید میباشد. از مواد فوق PAI طبق فرمول زیر تهیه شد.
شماتیک-1 سنتز PAI
سنتز PAIعامل دار شده با :GO
برای سنتز گرافن اکساید عامل دار شده با پلی آمید-ایمید، ابتدا واکنش پلیمرشدن در بالن ته گرد 100 ml قرار داده میشود و سپس پودر گرافن اکساید خریداری شده تحت شرایط زیر به آن اضافه میگردد. 0/3 g از پودر گرافن اکساید به محلول واکنش پلیمرشدن بعد از4 h از شروع اکنش داخل بالن ریخته میشود و تحت همزدن مداوم و رفلاکس قرار میگیرد بعد از اتمام زمان واکنش - 10 h - ، یک رسوب قهوهای رنگ تیره توسط فیلتر قیف بوخنر جدا میشود که بعد از شستشو با متانول و آب مقطر به میزان کافی به قرمز تیره تغییر رنگ میدهد.
تهیه غشاهای نانولیفی مخلوط پلیمری:
برای تهیه محلولهای مخلوط پلیمری، ابتدا گرانول پلیآمید66 در مقدار مشخص در حلال اسید فرمیک ریخته شد و محلول یکنواخت پلیمری با درصد مشخص تهیه گردید، سپس PAI/GO سنتز شده در مقدار مشخص آماده گردید و به داخل محلول پلیآمید66 اضافه گردید و در دستگاه حمام فراصوت به مدت 40 min در دمای 40 °C قرار گرفت. پس از آن سوسپانسیون حاصل به رنگ کرم روشن به داخل سرنگ 10 ml ریخته شد و در داخل دستگاه الکتروریسی قرار گرفت.
بحث و نتایج
آزمون FTIR
طیف FTIR مربوط به PAI سنتز شده در شکل زیر نشان داده شده است. پیک جذبی در 1373 cm-1 مرتبط به ارتعاش کششی حلقه آ روماتیکی در PAI است این در حالی است که پیک در 2966 cm-1 نشان دهنده ارتعاش پیوند C-H گروه های آمیدی آلیفاتیکی و آروماتیکی میباشد. همچنین پیک در 769 cm-1و1079 حلقه های آروماتیکی را نشان میدهد. پیوند آمیدی N-H در 3162 cm-1 شکل گیری موفقیت آمیز پلیمر را مشخص میکند.
شکل-1 نمودار FTIR مربوط به PAI
