عنوان

تهیه نانو کامپوزیت های پلی استایرن دیرسوز و ارزیابی خواص اشتغال پذیری آن ها,‮‭Preparation of flame retardant polystyrene nanocomposites and evaluation of their flammability properties‬

Number

‭۹۵۱۹پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

تهیه نانو کامپوزیت های پلی استایرن دیرسوز و ارزیابی خواص اشتغال پذیری آن ها

Parallel Title Proper

‮‭Preparation of flame retardant polystyrene nanocomposites and evaluation of their flammability properties‬

First Statement of Responsibility

/جوانه سخایی نیرومند

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی مکانیک

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی شیمی

Date of degree

‮‭۱۳۹۲/۰۶/۲۵‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

پلی‌استایرن یکی از پلیمرهای تجاری پرمصرف محسوب می‌شود که کاربردهای فراوانی در لوازم خانگی و اداری دارد .یکی از محدودیت‌های استفاده از این پلیمر سهولت شعله‌ور شدن آن در شرایط آتش سوزی می‌باشد .هدف از انجام پروژه حاضر، تهیه کامپوزیت‌ها و نانوکامپوزیت‌های پلی‌استایرن برای به تأخیر انداختن اشتعال می‌باشد .بدین منظور، در این تحقیق از مواد هالوژنه و فسفری، به عنوان افزودنی‌های دیرسوز کننده استفاده شده است .افزودنی‌های هالوژنه مورد استفاده، ترکیبات برمی هگزابرمو سیکلودودکان و تترابرومو بیس‌فنول - ‮‭A‬ بوده که به همراه یک هم‌افزای معدنی با عنوان تری‌اکسید آنتیموان مورد استفاده قرار گرفتند .ترکیب فسفری مورد استفاده نیز تری‌فنیل فسفات بوده است .استفاده از مواد هالوژنه به علت سمیت و آلودگی‌های محیط زیستی دارای محدودیت‌هایی می‌باشد، لذا به کار بردن مواد فسفری می‌تواند باعث کاهش مقادیر مورد نیاز از مواد هالوژنه و در عین حال رسیدن به هدف مطلوب گردد .اخیرا نانوکامپوزیت‌های پلیمری مزایای قابل توجهی در مقایسه با کامپوزیت‌های مرسوم ارائه کرده‌اند که از آن جمله کاهش مقادیر مورد نیاز از پرکننده و کاهش وزن محصول نهایی می‌باشد، از طرفی خواص مطلوبی نیز در به تأخیر انداختن اشتعال و پایداری حرارتی پلیمرها نشان داده‌اند .از این رو از یک نوع خاک رس اصلاح شده آلی با عنوان ‮‭Cloisite۱۵A‬ نیز برای بررسی خواص اشتعال‌پذیری پلی‌استایرن استفاده شده است .فرآیند اختلاط مذاب نمونه‌ها در یک اکسترودر دوپیچه همسوگرد صورت گرفت .برای بررسی خواص اشتعال‌پذیری و پایداری حرارتی نمونه‌ها، آزمون‌های مختلفی همچون شاخص حدی اکسیژن‮‭(LOI)‬ ، آزمون احتراق‮‭۹۴ - UL‬و آنالیز پایداری حرارتی انجام شد .همچنین ساختار کامپوزیت‌ها و نانوکامپوزیت‌های تهیه شده توسط آنالیزهای مختلفی نظیر‮‭SEM‬ ، ‮‭EDXA‬ و ‮‭XRD‬ مورد بررسی قرار گرفت .شاخص جریان مذاب نیز برای بررسی تغییرات ویسکوزیته پلی‌استایرن در حضور افزودنی‌های مختلف اندازه‌گیری شد .در آزمون شاخص حدی اکسیژن با اندازه‌گیری غلظت مورد نیاز اکسیژن برای اشتعال، نتایج بسیار خوبی برای کامپوزیت‌های برمی حتی در غلظت‌های کم حاصل شد .این مواد با شرکت در چرخه احتراق پلیمر باعث به تأخیر افتادن اشتعال پلیمر شده و از گسترش شعله جلوگیری می‌کنند .اما تری‌فنیل فسفات تا ‮‭۵‬ درصد وزنی نتایج خوبی را ارائه نکرد .نتایج حاصل نشان داد که هم‌افزایی بسیار خوبی بین دو ترکیب هگزابرمو سیکلودودکان و تری‌فنیل فسفات در کندکنندگی احتراق پلی‌استایرن وجود دارد .نتایج آزمون احتراق‮‭۹۴ - UL‬نیز منطبق بر آزمون شاخص حدی اکسیژن بود .پایداری حرارتی نمونه‌های دیرسوز شده در مقایسه با پلی‌استایرن خالص بهبود یافتند که تا حدی مربوط به نانوذرات خاک رس موجود در نمونه‌های نانوکامپوزیتی و آنتی‌اکسیدانت مورد استفاده در تهیه نمونه‌های دیرسوز می‌باشد .همچنین از نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس، پیش‌بینی شد که صفحات خاک رس بخوبی در ماتریس پلی‌استایرن پخش شده و ساختاری ورقه‌ای را ایجاد کرده‌اند، اما در خواص اشتعال‌پذیری پلی‌استایرن بهبود چندانی ایجاد نکرده‌اند .این مورد تا حدودی وابسته به شرایط و عوامل موجود در آزمون‌های یاد شده می‌باشد .نتایج حاصل از آنالیز عنصری پخش اشعه ایکس ‮‭(EDXA)‬ نیز نشان دهنده توزیع یکنواخت و مناسب ذرات در پلی‌استایرن بوده است .

Text of Note

Polystyrene is one of the most widely used commercial polymers that have many applications in home and office appliances. One of the limitations of this polymer is the ease of ignition in the fire conditions. The aim of the present study is preparation of composites and nanocomposites and investigated of their flame retardancy properties. For this purpose, the halogenated and phosphoric components utilized as flame retardant additives with polystyrene matrix. The bromine containing compounds such as hexabromocyclododecane (HBCD) and tetrabromo bisphenol A (TBBA) with an inorganic co-additive which named antimony trioxide were used as halogenated additives in composite systems. Triphenyl phosphate (TPP) also was used as a non-halogenated (phosphoric) flame retardant. With Consideration of toxicity and environmental pollution of halogenated components, phosphoric additives are used to decrease the undesirable properties. Recently, polymer-clay nanocomposites (PCNs) have attracted special attention due to their improved mechanical, thermal, and flammability properties. An organically modified clay, Cloisite 15A was used to study the flammability properties of polystyrene nanocomposites. A twin screw extruder was used for melt compounding of polymeric samples. The different analyses such as limiting oxygen index (LOI), UL-94 burning test and thermogravimetery analysis (TGA) were carried out for flame retardancy investigations of composite and nanocomposites samples. Besides, the structure of produced composites and nanocomposites was studied using SEM, EDXA and XRD analysis. X-ray diffraction analysis indicates that clay sheets has been finely dispersed through polystyrene matrix and constructed exfoliation structure, but could not significantly improve flammability properties of polystyrene. Energy dispersive X-ray analysis also showed that the homogeneity of filler dispersion in polystyrene through melt extrusion process. The melt flow index of polystyrene was also measured to investigate of the viscosity changes in presence of different additives. Measuring concentration of oxygen required to ignition in limiting oxygen index analysis indicates that the significant improvement in bromine containing samples even at low loadings. The bromine components take a part in the polymer combustion cycle and delay the ignition of polymer which is preventing of flame development. On the other hand, TPP didn't show the best result until 5 weight percent. Results indicated that significant improvement in flame retardancy of polymer could be achieved through co-addition of HBCD and TPP flame retardant additives. Results of UL-94 and limiting oxygen index tests were in good agreement in this field. Thermal stability of flame retardant samples also has been improved in comparison with neat polystyrene

Parallel Title

‮‭Preparation of flame retardant polystyrene nanocomposites and evaluation of their flammability properties‬

سخایی نیرومند، جوانه

Javaneh Sakhaei Niroumand

پیغمبردوست، سیدجمال الدین، استاد راهنما

شناور، ابوالفضل، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی