Skip to main content
SUPERVISOR
روح اله باقری (استاد راهنما) سید حمید سجادی جزی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mehdi Taherali
مهدی طاهرعلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
Polymer nano-composites, filled with nano-particulate fillers, are alternatives to the conventional filled polymers. In this study, poly (vinyl chloride)/nanometer calcium carbonate (PVC/nano-CaCO3) composite resin was prepared via in-situ suspension polymerization in the presence of treated and untreated nano-CaCO3. In situ polymerization was caried out by two methods. In the first, nano-fillers together with initiator are pre-dispersed in VCM and then aqueous phase containing suspending agents is charged into the reactor.in the second serious of experiments, first a dispersion of nano fillers in water and suspending agents is made by ultrasonication and then charged into the reactor containing water and initiator. The grains produced by both methods were analysed by SEMand EDX tests. The elemental analysis obtained from EDX test show that PVC grains produced from the first method have a higher content of nano-particles compared to those prepared by second one. The K-value of the grains prepared by first method decreases with nano-filler content whereas it remains unchanged for those obtained by second one. As the interfacial tension of the dispersion system consisting of CaCO 3 is shifted towards larger value, the agitation speed and the amount of suspending agents was set higher compared to which carried out in the absence of nano-fillers to obtain a stable system. The results show that level of conversion and the time of reaction does not change with addition of nano-particles. The SEM pictures of PVC grains indicate that the in situ polymerization causes more regular, spherical shape particles. Also, SEM images from sectioned PVC grains show that the primary particles tend to be smaller in size with increasing nano-filler content, thereby resulting in more pores particles and subsequently increasing in CPA. PVC grains by second method, CPA decreases and corresponding BD increases with increasing filler content. The mechanical properties characterized by tensile strength, modulus and impact strength increases and, as expected, elongation at break decrease with nano-particle content. Outstanding result was the increase of impact strength by 2.5 times for product prepared by first method compared to the sample is produced by pure PVC. Key Words: Nanocomposite, In situ suspension polymerization, nano-CaCO 3 ,
نانوکامپوزیت‌های پلیمر/ ذرات معدنی امروزه مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در حقیقت این نوع نانوکامپوزیت‌ها خواص ذرات معدنی و مولکول‌های آلی را ترکیب کرده‌اند که از بین نانو ذرات، نانو ذرات کربنات‌کلسیم یکی از ارزان‌ترین و در دسترس‌ترین ذرات معدنی است که در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. پراکندگی خوب نانو ذرات در ماتریس پلیمری یکی از مسائل مهم می‌باشد که روی خواص محصول نهایی تاثیرگذار است. در پژوهش‌های اخیر نشان داده شده است که پلیمریزاسیون درجا برای سنتز نانو کامپوزیت‌ها دارای پراکندگی بسیار خوب نانو ذرات در ماتریس پلیمر است. لذا در این تحقیق فرآیند پلیمریزاسیون تعلیقی درجا در حضور نانو ذرات کربنات‌کلسیم اصلاح شده و اصلاح نشده در درصد‌های مختلف طبق دو روش انجام شد. در حالی که در روش اول نانو ذرات با مونومر وینیل‌کلراید قبل از پلیمریزاسیون پیش آغشته می‌شود در روش دوم سیستم تعلیقی و التراسونیک شده نانو ذرات در فاز آبی پراکنده می‌شود. نتایج آنالیز عنصری نشان داد حضور نانو ذرات در ماتریس پلیمر سنتز شده در روش اول فرآیند پلیمریزاسیون تعلیقی درجا در مقایسه با روش دوم بیشتر می‌باشد. نتایج آزمایش k-value حاکی از آن است که k-value نمونه‌های سنتز شده طبق روش اول فرآیند پلیمریزاسیون درجا با افزایش نانو ذرات، روندی کاهشی دارد در حالی که در روش دوم این مقدار ثابت بود. نتایج آزمایش حاکی از آن است که سیستم تعلیقی درجا برای پایدار ماندن به دور همزن و غلظت عامل معلق‌ساز بیشتری نسبت به فرآیند پلیمریزاسیون بدون حضور نانو ذرات نیاز دارد. بررسی‌ها نشان داد که حضور نانو ذرات کربنات‌کلسیم در فرآیند پلیمریزاسیون درجا (در هر دو روش) روی درصد تبدیل و زمان انجام واکنش بی تاثیر است. تصاویر SEM از ذرات سنتز شده در فرآیند پلیمریزاسیون درجا (در هر دو روش) نشان داد که ذرات کوچکتر، منظم‌تر و کروی‌تری نسبت به نمونه بدون حضور نانو بدست می آید. تصاویر SEM از سطح مقطع ذرات (در هر دو روش) نشان داد که با افزایش نانو ذرات در فرآیند پلیمریزاسیون درجا ،اندازه ذرات اولیه (primary particle)کوچکتر می‌شوند. با افزایش نانو ذرات، میزان جذب نرم‌کننده (CPA) در پودر پلیمر سنتز شده طبق روش اول فرآیند پلیمریزاسیون درجا افزایش می‌یابد در حالی که در روش دوم عکس این روند مشاهده شده است. در روش دوم میزان جذب نرم‌کننده برای نمونه‌های بدست آمده نانو ذرات اصلاح نشده بیشتر می‌باشد. با افزایش نانو ذرات دانسیته‌ظاهری پودر پلیمر سنتز شده طبق روش اول فرآیند پلیمریزاسیون درجا کاهش می‌یابد در حالی که در روش دوم عکس این روند می‌باشد. نتایج خواص مکانیکی نشان داد که نمونه‌های تهیه شده در فرآیند پلیمریزاسیون تعلیقی درجا (در هر دو روش) استحکام کششی، مدول، استحکام ضربه بیشتری نسبت به نمونه بدون حضور نانو ذرات و افزایش طول تا نقطه پارگی کمتری نسبت به نمونه بدون حضور نانو ذرات دارد. نتایج آزمون اسحکام ضربه نشان دادند که نمونه تهیه شده طبق روش اول فرآیند پلیمریزاسیون درجا حدود 5/2 برابر افزایش این خاصیت را نسبت به نمونه بدون حضور نانو ذرات را دارند. کلمات کلیدی : نانوکامپوزیت ، پلیمریزاسیون تعلیقی درجا، نانو ذرات کربنات‌کلسیم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی