عنوان

تهیه نانوکامپوزیت‌های پلی‌یورتان/نانوکریستال سلولز و بررسی خواص فیزیکی-مکانیکی و حافظه شکلی آن‌ها

۴۹۲۸پ

فارسی

تهیه نانوکامپوزیت‌های پلی‌یورتان/نانوکریستال سلولز و بررسی خواص فیزیکی-مکانیکی و حافظه شکلی آن‌ها

[پایان نامه]

علی صادقی

صنعتی سهند

۱۴۰۱

۸۱ص.

مصور، جدول، نمودار

CD

کارشناسی ارشد

مهندسی پلیمر- فرآورش

۱۴۰۱/۰۷/۰۱

مواد حافظه شکلی، به موادی گفته‌ می‌شود که قابلیت به حافظه سپردن شکل موقت را دارا هستند، به طور گسترده در زمینه‌های مختلف کاربرد دارند. در این مطالعه، در مرحله اول پلی‌کاپرولاکتون (PCL) با وزن مولکولی g/mol 2000 سنتز گردید. در ادامه با استفاده از پلی‌کاپرولاکتون سنتز شده، هگزامتیلن‌دی‌آمین (HDI)، بوتان‌دی‌ال (BDO) و کاتالیست Sn(Oct)2، نمونه‌ پلی‌یورتان خالص به روش پیش‌پلیمریزاسیون سنتز شدند. علاوه بر این، نانوکریستال‌های سلولز (CNCs) به روش هیدرولیز اسیدی تهیه شد و در نهایت نانوکامپوزیت‌های پلی‌یورتان-نانوکریستال سلولز با استفاده از پلی‌یورتان سنتز شده و نانوکریستال‌های سلولز با درصدهای وزنی 5/0 و 1 درصد، به روش محلولی تهیه شدند. برای محاسبه وزن مولکولی دقیق PCL سنتز شده، از آزمون H-NMR استفاده شد. نتایچ حاصل تطابق نسبتا خوبی با اوزان‌مولکولی به دست آمده از محاسبات نظری داشت. آنالیز طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) برای بررسی ساختار شیمیایی، میزان پیوند هیدروژنی در نمونه‌های پلی‌یورتان خالص و نانوکامپوزیت‌های تهیه شده و تاثیر حضور نانوکریستال‌های سلولز بر آن، مورد استفاده قرار گرفت. طبق نتایج به دست‌آمده به دلیل تشکیل پیوند بین گروه‌های هیدروکسیل موجود روی نانوکریستال‌های سلولز و گروه‌های یورتانی در زنجیرهای پلی‌یورتانی، میزان پیوند هیدروژنی نمونه‌ها افزایش یافت، ولی با افزایش درصد وزنی نانوکریستال‌های سلولز به دلیل ممانعت نانوکریستال‌های سلولز از تشکیل پیوند هیدروژنی بین زنجیر‌های پلی‌یورتان، میزان پیوند هیدروژنی نمونه‌ها کاهش یافت. به منظور مطالعه مورفولوژی نمونه‌ها از الگو‌های پراش اشعه‌ی ایکس (XRD) استفاده شد. با استفاده از روش میکروسکوپ الکترونی پویشی نشر میدانی (FE-SEM) شکل و اندازه نانوکریستال‌های سلولز سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. با بهره‌گیری از آنالیز گرماسنجی تفاضلی پویشی (DSC)، دمای انتقال و میزان بلورینگی نمونه‌ها بررسی شد. همچنین خواص مکانیکی و حافظه‌شکلی پلی‌یورتان خالص و نانوکامپوزیت‌های تهیه شده با درصدهای وزنی مختلف ار نانوکریستال‌های سلولز، در دو دمای اتاق و C60° بررسی شد.

Shape memory materials is a group of materials that have the ability to store a temporary shape and are widely used in various fields. In this study, polycaprolactone (PCL) with a molecular weight of 2000 g/mol was synthesized in the first step. Next, by using synthesized polycaprolactone, hexamethylenediamine (HDI), butanediol (BDO) and Sn(Oct)2 catalyst, polyurethane samples were synthesized by pre-polymerization method. In addition, cellulose nanocrystals (CNCs) were prepared by acid hydrolysis method, and finally polyurethane-cellulose nanocrystal nanocomposites were prepared using synthesized polyurethane and cellulose nanocrystals with weight percentages of 0.5 and 1% by solution casting method. In order to calculate the exact molecular weight of synthesized PCL, H-NMR test was used. The results were in relatively good agreement with the molecular weights obtained from theoretical calculations. Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy was used to investigate the chemical structure, the amount of hydrogen bonding in both polyurethane samples and nanocomposites and the effect of the presence of cellulose nanocrystals on nanocomposites. According to the results, due to the formation of hydrogen bonds between hydroxyl groups on cellulose nanocrystals and urethane groups in polyurethane chains, the amount of hydrogen bonding in the samples increases, but with the increase in the weight percentage of cellulose nanocrystals, due to the prevention of cellulose nanocrystals from forming hydrogen bonds between polyurethane chains, the amount of hydrogen bonding index (HBI) of the samples decreases. X-ray diffraction (XRD) patterns were used to study the morphology of the samples. Using the field emission scanning electron microscope (FE-SEM) method, the shape and size of the synthesized cellulose nanocrystals (CNCs) were investigated. Using differential scanning calorimetry (DSC), the transition temperature and crystallinity of the samples were investigated. Furthermore, the mechanical and shape memory properties of polyurethane and nanocomposites prepared with different weight percentages of cellulose nanocrystals were examined at room temperature and 60°C.

Preparation of polyurethane/nanocrystal cellulose nanocomposites and investigation of their physical-mechanical and shape memory properties

پلی‌کاپرولاکتون

پلی‌یورتان حافظه‌شکلی

خواص‌ حافظه‌شکلی

پلی‌کاپرولاکتون، پلی‌یورتان حافظه‌شکلی، نانوسلولز، خواص‌ حافظه‌شکلی

Polycaprolactone, shape memory polyurethane, nanocellulose, shape memory properties

صادقی، علی

رضائی

سلامی‌ کلجاهی

، مصطفی

، مهدی

، ۱۳۶۳ -

استاد راهنما

استاد مشاور

صنعتی سهند

ایران

دانشگاه صنعتی سهند

پلیمر، ۶۰۳۹۰، ۱۴۰۱

p

TF

92029

a

Y