Skip to main content
SUPERVISOR
Roohollah Bagheri,Mohsen Nasresfahany
روح اله باقری (استاد راهنما) محسن نصراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyyd Hamid Sajadi Jazi
سیدحمید سجادی جزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1385
In this study, the mechanical properties of composites of poly (vinyl chloride) (PVC), as one of the most important thermoplastic, ??are investigated. PVC has high mechanical strength, high corrosion and chemical resistance and relatively low cost. But it has weak impact resistance which limits its application in some areas. The main object of this research is to improve interfacial interaction between the CaCO 3 particles and the matrix for promotion of impact strength of the polymer. At the start of this study a direct dry mixing of PVC and nano CaCO 3 particles was found to be efficient using XRD and SEM. In the next step the effect of surface treatment (by MPTS and PMHS) of CaCO 3 on mechanical properties (impact strength, tensile strength, elongation at break and Young modulus) of PVC composite samples, using various mass ratios of treated micro and nano-CaCO 3 particles, was studied. The appearance of the bands at 1041.5 and 1126.3 cm -1 was indicative of the formation of Si-O-CaCO 3 bond on CaCO 3 particles. The maximum impact strength, elongation at break, tensile strength and Young’s modulus were obtained at 9/6 mass ratio of (micro/nano)-CaCO 3 in the PVC matrix. SEM images of fractured surfaces of tensile test revealed fibrils. Agglomeration of particles was observed with increase in content of micro CaCO 3 particles resulting in lower mechanical properties. In the continuation of this study, The treated particles of CaCO 3 were encapsulated by poly(butyl acrylate-co-methyl methacrylate) through in situ emulsion copolymerization using different mole ratios of butylacrylate (BA)/merthyl methacrylate (MMA). FTIR spectra of the extracted synthesised samples showed chemical grafting between the treated particles and the polymer through C-S bonding at wavenumber 754.1 cm -1 . Polymerization conversion and binding efficiency of core-shell particles were over 92% and 94%, respectively. TEM revealed that in the core-shell structure, the particle size for nano and micro was 72-87 and 175-192 nm, respectively. The synthesized core-shell particles were melt blended with PVC using a constant content of micro and nano core-shell particles (15 phr). The mechanical properties showed that impact strengths of PVC with micro and nano core-shell particles were 3.3 and 18 times more than pure PVC, respectively. Tensile strength and elongation at break showed a very slightly decrease and significantly increase, respectively. SEM of fractured surfaces of impact test showed a relatively smooth and featureless surface for low mole ration of BA/MMA and for the high mole ratio of BA/MMA monomers, the morphology of PVC core-shell composites looked like a “honeycomb” structure, and a large number of fibrils and voids were presented on the surface of impact test specimens. The fractured surfaces of tensile test revealed that the high mole ratio of BA/MMA monomers in core-shell particles induced shear bands and the low mole ratio of BA/MMA induced crazes in PVC/nano-CaCO 3 -poly(BA-co-MMA) composites. According to Molau test, interfacial interaction between PVC and core-shell particles was enhanced. FTIR spectra of pure PVC and PVC/nano-CaCO 3 -acrylic resin composites illustrated hydrogen bonding interaction between carbonyl groups (C=O) of the resin and hydrogen of CHCl groups of PVC chains. Keywords: PVC, Calcium Carbonate, Micro and Nano Particles, Core-Shell Particles, Mechanical Propertie
PVCاز استحکام بالا، مقاومت شیمیایی و خوردگی و قیمت پائینپار دارد، اما استحکام ضربه پذیری آن پائین است که باعث محدودیت کاربرد آن در بعضی از حوزه ها می گردد. از اینرو هدف اصلی این تحقیق ارتقاء ضربه پذیریPVC از طریق بهبود برهم کنش سطح مشترک بین ذرات پرکننده و ماتریس بوده بدون آنکه سایر خواص مکانیکی افت نماید. در ابتدای این تحقیق به بررسی تاثیر روش اضافه نمودن نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح شده و اصلاح نشده بر پراکندگی این ذرات در ماتریس PVC و خواص مکانیکی آن پرداخته شده است. بررسی ها نشان داد که اختلاط مستقیم خشک نسبت به افزایش نانوذرات در نقطه ذوب پراکندگی بهتری از نانو ذرات کربنات کلسیم در ماتریس PVC نتیجه می دهد. خواص مکانیکی نشان دادند که روش اختلاط مستقیم خشک خواص مکانیکی بهتر از حالت افزایش نانو ذرات در نقطه ذوب را به همراه دارد. در بخش بعدی این تحقیق به بررسی تاثیر تغییر نسبت وزنی پرکننده با اندازه میکرو به نانو ذرات کربنات کلسیم اصلاح شده پرداخته شد. کربنات کلسیم با استفاده از عوامل اصلاح سطحی 3-مرکاپتوپروپیل تری متوکسی سیلان و پلی متیل هیدروژن سیلوکسان اصلاح گردیدند. خواص مکانیکی نشان داد که در نسبت جرمی ذرات کربنات کلسیم با اندازه میکرو به نانو 9 به 6 بهترین خواص مکانیکیحاصل می گردد. در ادامه این تحقیق سنتز ذرات هسته-پوسته که هسته آنها کربنات کلسیم اصلاح شده و پوسته کوپلیمری از بوتیل آکریلات و متیل متاکریلات بوده و از طریق فرآیند بسپارش امولسیونی تشکیل شدند مورد بررسی قرارگرفتند. آنالیزهای نمونه های تهیه شده نشان داد که پیوند مستحکمیبین هسته و پوسته ایجاد شده است که حتی بعد از استخراج با سوکسله توسط استون این پیوندها از بین نمی روند. در بخش بعدی کامپوزیت های هسته-پوسته PVC که در آنها نسبت های مولی تکپارهای بوتیل آکریلات و متیل متاکریلات تغییر می نمودند مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آزمون استحکام ضربه ای نشان دادند که کامپوزیت هایPVC که با ذرات میکرو هسته-پوسته تهیه شده بودند تا سه برابر و نمونه های تهیه شده با نانوذرات هسته-پوسته تا هجده برابر افزایش این خاصیت را نسبت به PVC بدون پرکننده نشان می دادند و کامپوزیت های سوپر چقرمه شده ای حاصل می گردید. افزایش طول تا نقطه پارگی تمامی نمونه های هسته-پوسته PVC نسبت به PVC بدون پرکننده افزایش نشان داده و استحکام کششی این نمونه ها در مقایسه با PVC بدون پرکننده تغییرات خیلی ناچیزی را به همراه داشته اند. تصاویر SEM سطح شکست ضربه ای کامپوزیت های هسته-پوسته نشان می داد نمونه های دارای نسبت های مولی پائینی از تکپار های بوتیل آکریلات به متیل متاکریلات دارای سطحی نسبتاً صاف و بدون ویژگی خاصی بودند ولی نمونه های با نسبت های مولی بالا ساختاری شبیه به کندوی زنبور عسل را نشان می دادند. کلمات کلیدی: 1- پی وی سی، 2-کربنات کلسیم، 3-نانو و میکرو ذرات، 4-ذرات هسته و پوسته، 5-خواص مکانیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی