Skip to main content
SUPERVISOR
روح اله باقری (استاد راهنما) قاسم نادری (استاد راهنما) صدیقه سلطانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fateme Khademe molavi
فاطمه خادمه مولوی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Preparation of EPDM/MWCNT Composite with high Mechanical and Rheological Properties by Silane Modification of Polymer Using Various Concentration of MWCNT
In this study the composites based on ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) and multi-walled carbon nanotube (MWCNT) have been prepared by melt compounding. The effects of silane grafting on properties of MWCNT/EPDM composite are investigated. To overcome the problem of non-uniform dispersion of MWCNTs in polymer matrix, Vinyl trimethoxy silane was used as coupling agent. The melt grafting of VTMS onto EPDM chains was done in an internal mixer. The effect of MWCNT concentration on cure characteristics, mechanical, rheological and thermal properties of silane modified EPDM was studied. A comparison with un-modified matrix was also considered. The grafting reaction confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The state of dispersion of the fillers in the polymer matrix was evaluated through scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The rheological characteristics were studied by rubber process analyzer (RPA) and dynamic properties were also investigated by dynamic- mechanical-thermal analysis (DMTA). In addition the mechanical measurement was also done. Moreover, the thermal behavior of VTMS-modified EPDM/MWCNT composite were studied by thermogravimetric analysis (TGA). The results obtained show that the cure time ( ) and scorch time ( ) decreased while maximum torque ( ) and minimum torque ( ) of the modified composites were increased with increasing MWCNT concentration, also results showed that VTMS-grafted onto the EPDM surface improved the dispersion of MWCNTs in matrix. The rheological properties of composites such as storage modulus (G´) and complex viscosity ( ) increased, due to increasing MWCNT content. In addition it was found that due to increasing the amount of MWCNT, composite exhibited superior modulus, tensile strength and hardness whereas lower elongation at break compared to pure and un-modified polymers and it found that the thermal stability of VTMS-modified EPDM/MWCNT was improved. Dynamic mechanical thermal studies reveal a strong rubber-filler interaction in the composite which is manifested in the lowering of tan ? at the glass transition temperature. These finding confirmed the improved interfacial interactions arising from covalent bond between modified EPDM and functional groups of MWCNTs respectively. Keywords : Composite, EPDM, MWCNT, Rheological characteristic, mechanical properties.
در این پژوهش کامپوزیت لاستیکی بر پایه EPDMتهیه شد و برای تقویت آن، نانولوله کربن چنددیواره عامل‌دار (عامل کربوکسیل) مورد استفاده قرار‌گرفت. برای غلبه بر مشکل عدم پراکنش یکنواخت نانولوله در بستر ماتریس از عامل سازگارکننده وینیل‌تری‌متوکسی‌سیلان استفاده‌شد و عمیلات پیوند‌زنی آن با EPDM درون مخلوط‌کن داخلی صورت گرفت. افزایش اندک در گرانروی که توسط افزایش گشتاور دستگاه در حین عملیات اختلاط دیده شد، تاییدی بر واکنش پیوند‌زنی بود. در ادامه و پس از گرافت شدن سیلان به EPDM و اصلاح ماتریس، پیوند کوالانسی بین گروههای سیلان گرافت شده با EPDM و گروههای عاملی موجود در سطح نانولوله صورت گرفت. از مزایای این آمیزه مقاومت حرارتی و مکانیکی بالای آن است که باعث اهمیت آن در صنعت می‌شود. جهت پخت این کامپوزیت از یک سیستم پخت انتخابی استفاده شد و اثر غلظت نانو‌لوله بر خواص مذکور اندازه‌گیری شد. رفتار ولکانش آمیزه و همچنین خواص مکانیکی، رئولوژیکی و حرارتی این کامپوزیت از موارد مورد بررسی در این تحقیق بوده‌است. پس از تهیه نمونه‌ها آزمونهای مقایسه‌ای خواص فیزیکی– مکانیکی با EPDM اصلاح نشده با سیلان صورت گرفت. خواص مکانیکی کامپوزیت توسط آزمون کشش تعیین شد. نتایج نشان داد که مدول، استحکام کششی وسختی آمیزه‌ها با افزایش phr2 نانو‌لوله به ترتیب 69% ، 44% و 22% افزایش یافت ولی در عوض ازدیاد طول در نقطه شکست دارای نتیجه معکوس بود و با افزایش phr2 نانو‌لوله حدود 30% کاهش یافت. خواص حرارتی آمیزه‌ها توسط آزمون تخریب حرارتی(TGA) مطالعه شد. افزایش پایداری حرارتی آمیزه‌ها با افزودن نانولوله به ماتریس پلیمری و بهبود انتقال حرارت در بین زنجیرهای لاستیک، از نتایج آزمون حرارتی بود. پخش نانولوله‌ی کربنی در لاستیک EPDM با روش میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی ‌شد و نتایج نشان داد که استفاده از عامل سازگارکننده وینیل سیلان و ایجاد پیوند کوالانسی بین EPDM اصلاح‌شده با سیلان وگروه عاملی موجود در سطح نانو‌لوله سبب دستیابی به پخش یکنواخت و همگن نانو‌لوله‌ها در ماتریس پلیمری شد. منحنی‌های پخت آمیزه‌ها از جمله نتایج جالبی بودند که در این پژوهش به آن‌ها پرداخته شد. افزایش گشتاور آمیزه‌های لاستیکی در اثر افزودن نانولوله‌ی‌کربنی به ماتریس، کاهش زمان برشتگی (Scorch time) به دلیل انتقال حرارت بالای نانولوله با ماتریس و افزایش پایداری حرارتی آمیزه از نتایج این بررسی بود. برای بررسی رفتار دینامیکی- مکانیکی آمیزه‌ها از آزمون تجزیه‌ی دینامیکی مکانیکی حرارتی(DMTA) استفاده شد. افزایش مدول ذخیره و مدول اتلافی وکاهش فاکتور اتلاف از دیگر نتایج بدست آمده در این پروژه بود که حاکی از ایجاد برهم‌کنش قوی بین نانو‌لوله کربنی و ماتریس EPDM می‌باشد. کلمات کلیدی : کامپوزیت، نانو‌لوله کربن چنددیواره، EPDM، خواص مکانیکی، خواص رئولوژیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی