سنتز کوپلیمرهای پلییورتان/پلیدیمتیلسیلوکسان و بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی آنها
[پایاننامه]
Synthesis of PU/PDMS copolymers and investigation of their physical and mechanical properties
/احمدرضا طباخی ممقانی
: مهندسی پلیمر
، ۱۴۰۰
۸۷ص.
:
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
کارشناسی ارشد
مهندسی پلیمر- فرآیندهای پلیمریزاسیون
۱۴۰۰/۰۶/۰۱
صنعتی سهند
ترموپلاستیک الاستومرهای پلییورتان دارای یک ساختار دوفازی میباشند .فاز نرم از پلیالها و فاز سخت از کنار هم قرار گرفتن دیایزوسیانات و زنجیرگستراننده تشکیل میشود .به دلیل ناپایداری ترمودینامیکی دو فاز در این پلیمرها، بین این دو فاز جدایش فازی رخ میدهد .رفتار ترموپلاستیک و انعطافپذیری پلییورتانها به دلیل رابری بودن فاز نرم در دمای اتاق بوده و رفتار الاستومری آنها از شیشهای بودن بخشهای سخت در دمای اتاق و برهمکنشهای فیزیکی بین آنها نشأت میگیرد .با افزایش وزن مولکولی فاز نرم، علاوهبر بلورینگی، میزان رفتار ترموپلاستیک پلییورتانها افزایش یافته و خاصیت الاستومری آنها کاهش مییابد .پلیدیمتیل سیلوکسانها (PDMS) به عنوان یک پلیمر غیرآلی آب گریز شناخته میشوند که دارای خواص زیست سازگاری مناسب میباشند .با توجه به دمای انتقال شیشهای بسیار پایینPDMS ، این پلیمر در کنار پلیال اول، به عنوان فاز نرم ثانویه قابل استفاده است .استفاده از یک پلیال دیگر میتواند باعث تغییر در خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمر گشته و یکی از راههای اصلاح خواص در پلییورتانها میباشد .هدف از این تحقیق بررسی تاثیر افزودن فاز نرم ثانویه PDMS به فاز نرم پلیکاپرولاکتون (PCL) در ترکیبدرصدهای متفاوت و اوزان مولکولی مختلف PCL و همچنین نوع روش سنتز این پلیمرها بر روی خواص فیزیکی، حرارتی و سطح پلییورتانهای سنتزی میباشد .بدین منظور ابتداPCL هایی با اوزان مولکولی g/mol ۸۰۰۰ و ۲۵۰۰ سنتز شدند و ساختار شیمیایی و وزنمولکولیPCL های سنتز شده توسط آزمون رزونانس مغناطیس هسته( ۱ NMR) Hبررسی شد که تطابق خوبی با اوزان مولکولی نظری داشت .ساختار شیمیایی تمامی نمونههای PDMS تهیه شده، PCL و پلییورتانهای سنتزشده توسط آزمون طیفسنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)مورد بررسی قرار گرفتند که سنتز موفقیتآمیز نمونهها توسط این آزمون تایید شده و همچنین میزان پیوندهای هیدروژنی گروههای کربونیل وN - Hبرای نمونههای پلییورتان سنتزی به کمک طیفهای FTIR مربوط به نمونهها محاسبه گردید که تغییرات مورفولوژی فازی را مشخص کرد .برای بررسی خواص حرارتی، مورفولوژی فازی و بلورینگی نمونهها از آزمون گرماسنج پویشی تفاضلی (DSC) استفاده شد .برای بررسی ساختار بلوری نمونهها و محاسبه میزان بلورینگی از الگوی پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده گردید که در نتایج آزمون DSC تاییدی بر مطالعات مورفولوژی فازی بود .به منظور بررسی خواص سطح نمونهها از آزمون زاویه تماس قطره آب با سطح پلیمر (WCA) انجام شد.
Thermoplastic elastomer polyurethane (TEPU) has a two-phase structure. Soft phase is composed from polyols and hard phase consists of diisocyanate and chain extender. A phase separation between these two phases is occurred due to the thermodynamic incompatibility of two phases in these polymers. The thermoplastic behavior and flexibility of PUs are due to the rubbery state of soft phase at room temperature and its elastomeric behavior is originated from glassy hard segments and their physical interactions. By increment of soft segments molecular weight, the thermoplastic and elastomeric behaviors of PUs are increased and reduced, respectively. Polydimethylsiloxane (PDMS) is known as an inorganic hydrophobic polymer which has appropriate biocompatibility. According to the low glass transition temperature of PDMS, this polymer could be used as the second soft phase in addition to the first polyol. Using another polyol could change the physical and mechanical properties of polymer and is an alternative method for modification of PUs properties. The aim of this study is the investigation of the effect of the addition of PDMS second soft phase to polycaprolactone (PCL) soft phase at various compositions and PCL molecular weights and also, the synthesis approach of PU on its physical, thermal, and surface properties. For this end, initially, PCL with molecular weights of 2500 and 8000 g/mol were synthesized and chemical structure and molecular weight of the synthesized PCLs were studied by proton magnetic resonance (1H NMR) spectroscopy. The chemical structures of PDMS, synthesized PCLs, and synthesized PUs were studied via Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy and the hydrogen bonding content of N-H and carbonyl groups of synthesized PUs were calculated using FTIR spectra. In order to study thermal properties and crystallinity of samples, differential scanning calorimetry (DSC) analysis was used. To assess the crystalline structure of samples and determine the degree of crystallinity, X-ray diffraction (XRD) patterns were utilized. The surface properties of samples were analyzed via water contact angle (WCA).
ba
Synthesis of PU/PDMS copolymers and investigation of their physical and mechanical properties