عنوان

بررسی اثر افزایش نانوخاکهای رس بر روی خواص انواع ساختارهای هیبریدی پلی پروپیلن پلیمر هادی

‭۱۵۸۹۸پ‬

per

بررسی اثر افزایش نانوخاکهای رس بر روی خواص انواع ساختارهای هیبریدی پلی پروپیلن پلیمر هادی

/فرزین صادق وندی

: شیمی

، ‮‭۱۳۹۵‬

چاپی

دکتری

شیمی کاربردی

‮‭۱۳۹۵/۰۶/۱۵‬

تبریز

خواص جالب و منحصر بفرد پلیمرهای هادی همراه با مشکلات فرآیند پذیری آنها، موجب گردیده است تا روشهای متعددی برای استفاده از آنها در بسیاری از زمینه های پژوهشی و صنعتی صورت پذیرد .یکی از عمده روشهای بکار رفته در کاربرد پلیمرهای هادی، تهیه کامپوزیت آنها با سایر پلیمرهای تجاری بوده که در این میان سهم پلی اولفین ها، با توجه به حجم تولید آنها، بسزا می باشد .نکته قابل توجه در استفاده از این پلیمرها، قابلیت تغییر هدایت الکتریکی آنها از طریق تغییر روش سنتز، ماهیت عامل دوپه کننده و یا استفاده از عوامل جهت دهنده می باشد .در این تحقیق، از پلی آنیلین بعنوان پلیمر هادی، و از پلی پروپیلن بعنوان ماتریکس کامپوزیت استفاده گردیده است .با توجه به ساختار غیر منعطف و نیز قطبیت زنجیر پلی آنیلین در مقایسه با پلی پروپیلن با انعطاف پذیری مناسب و غیر قطبی، آمیزه این دو پلیمر با یکدیگر خواص مکانیکی و پایداری ابعادی مناسبی نخواهد داشت .از اینرو، در جهت بهبود خواص مکانیکی استفاده از افزودنی های مناسب در جهت تقویت آنها ضروری خواهد بود، ضمن آنکه بایستی خواص الکتریکی این پلیمر نیز ابقا گردد .در تحقیق حاضر، برای افزایش خواص مکانیکی از خاک رس نوع مونت موریلونیت و نیز مونت موریلونیت اصلاح شده استفاده گردیده است .پلی آنیلین موجود در ساختار کامپوزیت از طریق پلیمریزاسیون در جای مونومر آنیلین، در حضور پودر پلی پروپیلن، مونت موریلونیت اصلاح شده ‮‭(OMMT)‬ و نیز عامل دوپه کننده تهیه شده و جهت بررسی تاثیر ذرات‮‭OMMT‬ ، کامپوزیتی مشابه و بدون حضور ذرات تقویت کننده تهیه گردید .مقدار ‮‭OMMT‬ بکار رفته در ساختار تمامی کامپوزیتها ثابت و در محدوده ‮‭wt/wt ۸/۴‬ بوده، ضمن آنکه مقدار پلی آنیلین در این ساختارها متفاوت می باشند .در این تحقیق از آنالیز عنصری برای محاسبه بهره واکنش و نیز میزان پلی آنیلین موجود در ساختار کامپوزیت، از طیف رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن برای شناسایی پلی آنیلین تشکیل شده و نیز از ‮‭FTIR‬ برای بررسی تاثیر متقابل پلی آنیلین و افزودنی مونت موریلونیت استفاده شده است .بررسی مورفولوژی سطحی کامپوزیتها در حالت پودر و فیلم توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی ‮‭(SEM)‬ صورت پذیرفته، ضمن آنکه پراش اشعه - ‮‭(XRD)‬ ‮‭X‬و نیز میکروسکوپ الکترونی عبوری ‮‭(TEM)‬ برای بررسی ساختار و توزیع ورقه های آلومینوسیلیکات ذرات خاک رس مورد استفاده قرار گرفته اند .تاثیر حضور ذرات تقویت کننده مونت موریلونیت اصلاح شده ‮‭(OMMT)‬ بر روی هدایت الکتریکی کامپوزیتها توسط اندازه گیری هدایت سطحی و نیز تاثیر حضور آنها بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیتها توسط اندازه گیری مدول های کششی، خمشی، تست ضربه ایزود و نیز آزمون دینامیکی مکانیکی ‮‭(DMA)‬ صورت پذیرفت .تاثیر حضور ذرات خاک رس و نیز رفتار حرارتی کامپوزیتها نیز توسط گرماسنجی پویشی تفاضلی ‮‭(DSC)‬ مقایسه و دماهای انتقال با رفتار دینامیکی مکانیکی حاصل از آزمون ‮‭DMA‬ مقایسه گردیدند .قابل ذکر است، پس از حصول نتایج و گزینش یکی از کامپوزیتهای سه تایی حاوی ذرات مونت موریلونیت اصلاح شده با ترکیبات آلی‮‭(OMMT)‬ ، نتایج بر روی نمونه کامپوزیت سه تایی حاوی ذرات مونت موریلونیت فاقد این اصلاح کننده ‮‭(MMT)‬ نیز صورت پذیرفت .نتایج نشان میدادند که ساختار صفحات آلومینوسیلیکات در کامپوزیت سه تایی ‮‭PP/PANI/MMT‬ بصورت لایه ای ‮‭(Intercalated)‬ بوده، در حالیکه برای گونه متناظر آن، یعنی کامپوزیت سه تایی ‮‭PP/PANI/OMMT‬ بصورت ورقه ای ‮‭(Exfoliated)‬ می باشند .بررسی خواص مکانیکی و رفتار حرارتی کامپوزیت مزبور، نشان میداد که نحوه توزیع صفحات آلومینوسیلیکات تاثیری عمده بر روی رفتار کامپوزیتهای سه تایی خواهد داشت

Electrically conducting polymers and polymer composites are of theoretical interest and have practical applications in different applications such as, electronics and electrochromic equipment, microwave absorbing materials, rechargeable batteries, switchable membrane, sensors and corrosion protection. The rigidity of extended -conjugated bonds along the structure of conducting polymers makes the entanglement of the polymer chains decreases and therefore, they suffer from poor mechanical properties and processability. The preparation of polymer composites by the application of conducting polymers as additives to the matrix of insulating polymers is a powerful approach to overcome the drawbacks of intrinsically conducting polymers and enjoy the electrical conductivity and high mechanical properties. The conductivity of the conducting polymers and, consequently, the conductivity of the conducting polymer/insulating polymer composite systems can be varied by controlling synthesis method, dopant nature or by using structural directors. In most cases, however, effective mechanical properties cannot be achieved using polymer/polymer composite systems and it is usual to use more rigid, inorganic additives such as layered silicates, glass fibers, and carbon-based additives. Rigid additives such as layered silicates are generally used to improve the mechanical and physical properties of polymers. Polyaniline (PANI) as one of the conducting polymers has been extensively investigated because of its ease of synthesis, high electrical conductivity and polymerization yield, and good environmental stability. Charge transfer in the main chain of PANI can be performed in a half oxidized/half reduced state, which is called as emeraldine state. Fully-reduced and fully-oxidized states are mainly insulating in nature and are named leucoemeraldine and pernigraniline, respectively. Polypropylene is commonly-used polymer in various fields such as packaging, fibers, films, electrical and automotive industries. Several studies have reported on the preparation of PP/conducting polymer composites. They were reported, binary composites have lower mechanical properties, such as low modulus and reduced stiffness. In the present study, in-situ polymerization of aniline was carried out in the presence of PP and clay exfoliated layers. The effect of OMMT on the conductivity, morphology, and structure of polypropylene/polyaniline composite with different contents of PANI was investigated and compared with PP/PANI binary composite. OMMT was used in an in-situ polymerization of aniline in the presence of polypropylene as a matrix. XRD and TEM analyses showed that the interlayer spacing in the OMMT increased and the dispersion of the layers in PP/PANI/OMMT nanocomposite had an exfoliated structure. The delamination of layers in the OMMT occurred between the PANI chains and the PANI/OMMT structure was distributed in the PP matrix, that they were coated with PANI particles. FTIR spectroscopy indicated the existence of interaction between the organo-silicate layers of the OMMT and the PANI chains and confirmed the conductive emeraldine state for the PANI. Distribution of organosilicate layers of OMMT in exfoliated array, that they were coated with PANI particles, dissipate electrical charge in composites and thus reduce the electrical conductivity. Conductivity decreased 4-5 fold for the PP/PANI composite in the presence of OMMT. The SEM micrographs show that the surface of the PP/PANI/OMMT nanocomposite is rougher than PP/PANI composite, which is a result of the reduced plasticity of PANI in the presence of OMMT. The storage modulus for the all of binary and ternary composites was unchanged at high temperatures. That indicates they are stable and do not undergo decomposition reactions. The distribution of organosilicate layers of OMMT in exfoliated array, which they coated with PANI in PP matrix, causes the shear storage modulus increases in comparison with pure PP, however that decreases for binary composites. The shear storage modulus sharply dropped for high loading of PANI, in both of binary and ternary composites. In the melting zone, the solidity nature of PANI particles caused the shear storage modulus increase in comparison with PP. The shear storage modulus slightly increase in the presence of the OMMT nanoparticles. The data from the flexural modulus shows that increases for PP/PANI/OMMT composites, except for a high load of PANI, in comparison with pure PP. Meanwhile, the flexural modulus is reduced in the presence of PANI, alone

صادق وندی، فرزین

اولاد، علی، استاد راهنما

میرمحسنی، عبدالرضا، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی