تهیه فومهای (کوپلیمر استایرن-متیلمتاکریلات/نانوسیلیکا) تحت شرایط فشار بالای فوق بحرانی و ارزیابی خواص آنها
General Material Designation
[پایاننامه]
Parallel Title Proper
Preparation of St-MMA copolymer/nanosilica foams in a high pressure supercritical foaming condition and investigation of their properties
First Statement of Responsibility
/احسان سالاری
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: مهندسی پلیمر
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۹
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۹۴ص.
Other Physical Details
:
GENERAL NOTES
Text of Note
زبان: فارسی
Text of Note
زبان چکیده: فارسی
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی - الکترونیکی
NOTES PERTAINING TO PHYSICAL DESCRIPTION
Text of Note
مصور، جدول، نمودار
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
مهندسی شیمی- پلیمر
Date of degree
۱۳۹۹/۰۲/۰۱
Body granting the degree
صنعتی سهند
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
در پایاننامه حاضر، تهیه و بررسی خواص ریزساختاری و مکانیکی فومهای میکروسلولی کوپلیمرMMA - Stو نانوکامپوزیتهایMMA) - /silica(Stتهیه شده با استفاده از گازCO ۲ فوق بحرانی به عنوان عامل پفزای فیزیکی مورد مطالعه قرار گرفتند .در مرحله نخست، فومهای میکروسلولی کوپلیمرهایMMA - Stدر سه ترکیب درصد متفاوت تهیه شد .مطالعه ریزساختار فومها با تصاویر SEM نشان داد که با افزایش درصد MMA در کوپلیمرها، ریزساختار سلولی بهبود یافته است .همچنین کوپلیمر و شرایط عملیاتی( دما و فشار) بهینه نیز در این مرحله تعیین شد .فومهای نانوکامپوزیتی نیز از کوپلیمر بهینه تهیه شدند .در این مطالعه از نانوذرات سیلیکا در سه نوع (Aerosil ۲۰۰،Aerosil R ۱۰۴،Aerosil OX ۵۰) با شیمی سطح و اندازههای مختلف به عنوان عامل هستهزا استفاده گردید .نحوه پراکنش نانوذرات در زمینه کوپلیمر نیز با استفاده از تصاویر FESEM مطالعه گردید و مشاهده شد که نمونههای تهیه شده دارای توزیع مناسبی بوده و همچنین با کاهش اندازه نانوذرات( افزایش سطح ویژه) از ۲ به ۱ و ۰/۵ ، نانوذرات تمایل به تجمع حول یکدیگر دارند .تهیه فومهای میکروسلولی به صورت دو مرحلهای انجام گرفت .نخست فیلمهای نانوکامپوزیتها به ضخامتum ۱۵۰-۲۰۰ در دما و فشار عملیاتی بهینه با گازCO ۲ فوق بحرانی اشباع شده و سپس با ایجاد ناپایداری ترمودینامیکی به روش تخلیه سریع فشار، فومهای مورد نظر تهیه شدند .اثر شیمی سطح و اندازه متفاوت نانوذرات بر ریزساختار و خواص مکانیکی فومها مورد مطالعه قرار گرفت .در مقدار بهینه نانوذره، استفاده از نانوذره با شیمی سطح آبدوست و اندازه کوچکتر، موجب تشکیل فومهایی با اندازه سلولی ریزتر و یکنواختتر شده است و در مقادیر بالاتر از مقدار بهینه نانوذره، اصلاح سطح نانوذره و افزایش اندازه آن باعث بازدهی بیشتر در خواص ریزساختاری( کاهش تجمع و کلوخه شدن نانوذرات) و در نتیجه موجب بهبود خواص مکانیکی گشتهاست .اندازه سلولهای فومهای نانوکامپوزیتی بهینه بازهnm ۲۰۰ تاm ۵ را در برگرفته و متوسط اندازه سلولی برای فوم نانوکامپوزیت بهینه تقریباm ۲ به دست آمد .میزان جذب گاز برای تمامی فومها تقریبا برابر و مقدار آن، ۴-۶ وزنی زمینه کوپلیمری است .مقادیر دانسیته نیز تقریبا با هم برابر بوده و در بازهkg/m ۱۵۰-۳۱۶۰ تعیین شدند .با این حال مشاهده شد که با افزودن نانوذرات به زمینه و کاهش مقدار آن، دانسیته فومها به صورت جزیی کاهش یافته که ناشی از کاهش انرژی پتانسیل هستهگذاری و در نتیجه کاهش قسمتهای فوم نشده در زمینه کوپلیمری بودهاست .
Text of Note
In the current study, St-MMA copolymer foams and (St-MMA)/silica nanocomposites foams with supercritical CO2 (ScCO2) as a physical blowing agent was prepared. Morphological and mechanical properties was investigated. In the first step, St-MMA microcellular foams was prepared in three different compositions and morphological studies were conducted by SEM images analysis. It was found that the morphology of foams was improved with increasing MMA content. Optimized copolymer and suitable operation conditions (temperature and pressure) were determined in this step. Nanocomposite foams were prepared from optimized copolymer, as well. The nanosilica particles with different contents, size and surface chemistry were used as heterogeneous nucleating agent. The FE-SEM micrographs through prepared nanocomposites showed that the smaller nanoparticles (with higher surface energy) had more tendencies to agglomerate but the state of nanoparticle distribution into all samples was appropriate. Microcellular foams were prepared in two steps. First nanocomposite films with thickness of 150-200 nm were saturated with ScCO2 in optimized conditions and then microcellular foams were prepared with applying thermodynamic instability in form of quick pressure depletion. Effect of surface chemistry and size of nanoparticles was investigated. Optimized amount of nanoparticles was determined. In the optimized amount of nanosilica, hydrophilic nanosilica with smaller size led to foam with smaller size and uniform sell size distribution and in higher amounts, surface modification and increasing size of particles led to more morphological efficiency (decreasing of agglomerated particles) and improved mechanical properties. Cell size range was from 200nm to 5nm for optimize nanocomposite foams and mean cell size in the optimized sample was approximately 2nm. Amount of absorbed gas and foam density for all samples was approximately equal 4-6wt of copolymer matrix and 150-160 kg/m3, respectively; however with addition of silica nanoparticles and decreasing of its amounts in matrix, density of samples were decreased slightly due decreasing nucleation potential energy and decreasing of un-foamed parts in copolymer matrix.
ba
PARALLEL TITLE PROPER
Parallel Title
Preparation of St-MMA copolymer/nanosilica foams in a high pressure supercritical foaming condition and investigation of their properties