سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی یورتان

اختصاصی از فی موو سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی یورتان دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت­های ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح شده

87 صفحه در قالب word

چکیده

در این مطالعه، رفتار فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح­شده با ترکیب­های مولی متفاوت مواد اولیه بررسی شد. برای تهیه­ی نانوکامپوزیت، ابتدا نانو خاک رس اصلاح­شده­ی Cloisite 30B به ایزوسیانات افزوده شده و سپس با اضافه کردن پلی­ال و بوتان­دی­ال همراه با کاتالیست به آن، نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی­یورتان تهیه گردید. مورفولوژی و ساختار شیمیایی نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی به‌وسیله‌ی طیف­های FTIR و XRD مطالعه گردید. رفتارهای دمایی نمونه­های خالص ترموپلاستیک پلی­یورتان به‌وسیله‌ی آزمون DSC مطالعه گردید. آزمون­های تنش- کرنش بر روی نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی اعمال گردید. مطالعات FTIR، گروه­های عاملی موجود در ترموپلاستیک پلی­یورتان و نمونه­های نانوکامپوزیتی، تشکیل پیوند یورتانی را تأیید کردند. طیف XRD نمونه­های ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح­شده، احتمال پخش مناسب نانو ذرات در ساختار پلیمری و وجود بلورینگی در نمونه­ها را نشان داد. نمونه­ها در آزمون DSC در محدوده­ی 50 تا oC250 با نرخ oC/min 10 حرارت داده شدند. در این آزمون دمای ذوب نواحی سخت و نرم و دمای انتقال شیشه­ای تعیین شدند. مطابق این آزمون با افزایش میزان نواحی سخت ترموپلاستیک پلی­یورتان، کاهش دمای انتقال شیشه­ای و افزایش دمای ذوب نواحی سخت، مشاهده شد. نمونه­ها در آزمون تنش- کرنش با نرخ کرنشmm/min 10 کشیده شدند تا نمودار تنش- کرنش آن­ها به دست آید. با مقایسه­ی منحنی­های تنش- کرنش مشاهده شد که در یکی از نسبت­های مولی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی­یورتان، با افزایش نانو خاک رس اصلاح‌شده، به دلیل ممانعت این نانوذره از تشکیل پیوند هیدروژنی بین زنجیرهای پلی­یورتانی، مدول یانگ و کرنش در نقطه­ی شکست کاهش می­یابد. این در حالی است که در نسبت مولی دیگر، با افزایش نانوذره میزان مدول یانگ افزایش یافته است.

فهرست مطالب

فصل اول: کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق     1

1-1. مقدمه بر پلی­یورتان­ها     2

1-2. شیمی پلی­یورتان­ها     4

1-3. ترموپلاستیک پلی­یورتان و کاربرد آن     5

1-4. شیمی ترموپلاستیک پلی­یورتان     7

1-4-1. دی‌ایزوسیانات­ها     8

1-4-2. پلی‌ال‌ها     11

1-4-2-1. پلی­ال­های پلی­اتری     11

1-4-2-2. پلی‌ال‌های پلی­استری     12

1-4-3. زنجیرگستراننده     13

1-4-4. کاتالیزورها     14

الف- کاتالیزورهای اسیدی     15

ب- کاتالیزورهای بازی     15

ج- کاتالیزورهای آمینی     15

د- کاتالیزورهای فلزی     16

1-4-5.     سایر مواد افزودنی به پلی­یورتان­ها     16

1-5. سنتز ترموپلاستیک پلی‌یورتان     16

1-5-1.     روش پیش پلیمری (یا دومرحله‌ای )     17

1-5-1-1. روش پلیمر شدن مذاب     18

1-5-1-2. روش پلیمر شدن در حلال     18

1-5-2.     روش یک مرحله‌ای     18

1-5-3.     تولید صنعتی ترموپلاستیک پلی­یورتان     19

1-6. مورفولوژی ترموپلاستیک پلی­یورتان     19

1-7. خواص فیزیکی –  مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان     20

1-7-1.     تغییرات دمایی     20

1-7-2.     خواص مکانیکی     20

1-7-2-1.     رفتار تنش – کرنش ترموپلاستیک پلی­یورتان     21

1-7-2-2.     میزان مانایی فشاری ترموپلاستیک پلی­یورتان     22

1-7-2-3.     سختی ترموپلاستیک پلی­یورتان     22

1-7-3.     خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی­یورتان     22

1-7-4.     پایداری هیدرولیتیکی ترموپلاستیک پلی­یورتان     23

1-7-5.     مقاومت شیمیایی ترموپلاستیک پلی­یورتان     24

1-8. نانو ذرات و نانوکامپوزیت‌های پلیمری     24

1-8-1.پرکننده‌های نانوذره‌ای     25

1-8-1-1. نانولوله‌های کربنی     26

1-8-1-2. نانو ذرات فلزی یا سرامیکی (سه بعدی)     27

1-8-1-3. نانو سیلیکات‌های لایه­ای (صفحه مانند)     27

1-9. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان     28

1-9-1. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- گرافیت     28

1-9-2. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو لوله­های کربن     29

1-10. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو رس اصلاح­شده     30

1-10-1. روش­های تولید نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو رس اصلاح­شده     31

الف- فرایند مذاب     32

ب- پلیمرشدن درجا     32

ج- جایگیری بین لایه‌ای از طریق ریخته­گری حلالی     33

1-10-2. واکنش­پذیری خاک رس با مواد اولیه­ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان     34

1-10-3. اثر نانو ذرات رس بر ساختار و خواص فیزیکی مکانیکی نانوکامپوزیت  ترموپلاستیک پلی­یورتان     36

فصل دوم: مواد و روش‌ها     41

2-1. مقدمه     42

2-2. مواد مورد استفاده     43

2-2-1. پلی‌ال پلی‌اتری (پلی تتراهیدروفوران)     43

2-2-2. دی­ایزوسیانات (هگزا متیلن دی­ایزوسیانات)     44

2-2-3. زنجیرگستراننده(1و4 بوتان‌دی‌ال)     44

2-2-4. کاتالیست فلزی (2- اتیل هگزانوات قلع)     45

2-2-5. نانوذرات رس مورد استفاده     46

2-3.     روش تهیه­ی نمونه‌ها     46

2-3-1.     تهیه­ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان خالص     46

2-3-2.     تهیه­ی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی‌یورتان     48

2-4. تجهیزات به کار گرفته‌شده     48

2-5. تعیین گروه‌های عاملی ترموپلاستیک پلی‌یورتان­های خالص توسط طیف FT-IR     49

2-6. بررسی نحوه­ی پخش خاک رس اصلاح‌شده C30B  در نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان     49

2-7. تعیین دماهای انتقال ترموپلاستیک پلی‌یورتان­های خالص توسط آنالیز حرارتی DSC      49

2-8. تعیین خواص کششی نمونه­های ترموپلاستیک پلی‌یورتان     49

فصل سوم: نتایج و بحث     51

3-1. بررسی تغییرات ساختار شیمیایی با استفاده از طیف FT-IR     52

3-2. مورفولوژی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح‌شده     55

3-3. مطالعه­ی رفتارهای دمایی ترموپلاستیک پلی­یورتان با استفاده از آزمون DSC     58

3-4. خواص مکانیکی نمونه­های ترموپلاستیک پلی‌یورتان     60

3-5. جمع‌بندی نتایج     64

فصل چهارم. نتیجه­گیری و پیشنهادات     65

4-1. نتیجه‌گیری     66

الف- مورفولوژی و ساختار شیمیایی     66

ب- مطالعات رفتار حرارتی     67

ج- خواص مکانیکی     67

4-2. پیشنهادات     68

فهرست منابع فارسی     69

فهرست منابع انگلیسی     70

1-1. مقدمه­ای بر پلی­یورتان­ها

از زمان کشف پلی­یورتان­ها در اواخر دهه­ی سی قرن بیستم تاکنون، این پلیمرها همواره به دلیل خواص ویژه و منحصربه‌فرد خود مورد توجه جدی بوده‌اند. تا اواسط دهه­ی 70 میلادی پلی­یورتان به دلیل قیمت بالای آن‌ها در کاربردهای ویژه­ای مصرف می‌شدند ولی پس از آن دامنه‌ی تولید آن‌ها به‌سرعت گسترش یافت و در زمینه‌های مختلف صنعتی مورد بهره‌برداری قرارگرفته‌اند [6-1].

پلی­یورتان­ها، پلیمرهایی هستند که امروزه به‌عنوان فیلم، الیاف، الاستومر و نظایر آن مورد استفاده قرار می‌گیرند [8،7].

اعتبار کشف پلی‌یورتان‌ها متعلق به پروفسور بایر آلمانی در سال 1937 می‌باشد. وی با انجام واکنش بین دی­ایزوسیانات آلیفاتیک و دی­ال­آلیفاتیک (گلیکول) و 1،4 بوتان­دی­ال تحت شرایط رفلاکس نوعی پلیمر خطی با وزن مولکولی بالا و ویسکوزیته­ی ذوب پایین به دست آورد که هم‌اکنون به آن پلی­یورتان گفته می‌شود. این پلی­یورتان به روش مذاب تهیه شد[11-1].

همانند پیشرفت‌های دیگر علم شیمی پلیمر، روش‌های جدیدی برای تولید پلی­یورتان نیز مطرح شدند. اولین پلی­یورتان تولیدشده دارای دمای ذوب oC185 و با نام Igamid U تحت عنوان سنتز و Perlon U برای نام تجاری بود[1،8،12].

اولین ترموپلاستیک پلی­یورتان با نام I-Rubber توسط شرکت Dupont و ICI در دهه­ی 40 میلادی به بازار عرضه شد. در این ترموپلاستیک پلی­یورتان از آب به عنوان زنجیرگستراننده، از  نفتالین 1و5 دی‌ایزوسیانات[1] به عنوان دی­ایزوسیانات و یک پلی‌اتر یا پلی‌استر دی­ال با وزن مولکولی بالا استفاده شد. به دلیل بالا بودن دمای ذوب این پلیمر از دمای تخریب پیوند یورتانی، این نوع پلیمر را به عنوان ترموپلاستیک پلی­یورتان در نظر نمی‌گیرند. پیشرفت اصلی زمانی بود که در سال 1958 برای اولین بار از دی فنیل متیلن 4و4 دی‌ایزوسیانات[2] به عنوان دی­ایزوسیانات در تولید ترموپلاستیک پلی­یورتان استفاده شد[10-8].

واژه­ی پلی­یورتان به معنی پلیمری است که دارای پیوند یورتانی می‌باشد. درواقع، پلی‌یورتان‌ها در ساختمان مولکولی خود دارای گروه‌های یورتانی با توجه به ترکیبات شیمیایی زنجیره می‌باشند. پلی‌یورتان به‌طورمعمول علاوه بر گروه یورتانی شامل گروه‌های هیدروکربنی آروماتیک و آلیفاتیک، استرها، اترها، آمیدها، اوره و گروه‌های ایزوسیاناتی هم می‌باشد[8،1].

پلی­یورتان­ها در کاربردهای وسیعی مورداستفاده قرار می‌گیرند. شکل (1-1) نشان‌دهنده‌ی کاربردهای وسیع آن‌ها می‌باشد که به هفت گروه: قالب انعطاف‌پذیر، فوم سخت، ورقه­های انعطاف‌پذیر، الاستومرهای جامد، قالب‌گیری تزریقی واکنشی (RIM)[3]، ماده پوششی و دوجزئی تقسیم می­شوند[8،1].

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود، ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می‌باشد.
متن کامل با فرمت word را که قابل ویرایش و کپی کردن می باشد، می توانید در ادامه تهیه و دانلود نمائید.