Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hossei Enayati,Ali Zadhosh,Saied Nouri-Khorasani
محمدحسین عنایتی (استاد مشاور) علی زادهوش (استاد راهنما) سعید نوری خراسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Rastgoo Sisakht
محسن راستگوسی سخت

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1382

TITLE

Development of a new method for synthesis of calcium carbonate nanoparticles, as a filler for polymers
Nanotechnology is the linkage of Metallurgy, chemistry, physics science and engineering to provide methods and processes for production and assembly of useful structures and preparation and production of materials and devices which are at least in one of their dimensions of nano-scale (10 -9 -10 -7 ). Nanocomposites are strong replacements for filled polymers (containing fillers) or ordinary blend polymers. Precipitated calcium carbonate as filler in paper industry, paint, drug and plastics has been used. Using calcium carbonate nanoparticles instead of traditional particles shows apparent changes in container materials. So lots of researches have been done on its preparation and production methods. In this work, after introducing the most applicable production methods, we have presented a new method based microemulsion method for the synthesis of calcium carbonate nanoparticles. In formation of microemulsions a mixture of Span ® 80 and Tween ® 80 surfactants instead of just one of surfactants was used and the effect of surfactant value on the size of synthesized nanoparticles was investigated too. Using XRD, the mean size of particles was estimated around 38 nm. According to comparison of effect of synthesized nanoparticles on physical- mechanical properties of polymeric nanocomposites and traditional composites, first the surface of calcium carbonate nanoparticles and micron size calcium carbonate particles was treated using solution of stearic acid in toluene in boiling point of toluene for 1h. Then using synthesized calcium carbonate nanoparticles and micron size calcium carbonate particles too, as filler in polymeric matrix of polyamide 66, nano and traditional composites were prepared. Finally tensile properties of the both of nano and traditional composites where investigated. Results of experimentals show enhances in the tensile properties of both kinds of composites. In comparison with elasticity module of non reinforced polyamide 66, in weight fraction of 2.5%, 5% and 10%, elastic modulus of nanocomposites increased 9.2%, 22.4% and 33.5% respectively, while elastic modulus of traditional composites increased 2.3%, 11.7% and 20.3% respectively. In order to prediction of elastic modulus theoretically for comprising with experimental data, rule of mixture, Guth, Nicolais - Narkis, hashin and halpin-Tsai equations were used. Results show that use of theoretical models for prediction of elastic modulus is not very consistent for particulate nanocomposites. However these models can be used to prediction of elastic modulus surely, because experimental data are upper than theoretical data.
نانوتکنولوژی یا فناوری نانو عبارت است از پیوند علوم مواد، شیمی، فیزیک و مهندسی برای ارائه روش یا فرآیندی مناسب جهت ساخت و سرهم‌بندی ساختارهای کارآمد و تهیه و تولید مواد و وسایلی که دارای حداقل یک بعد نانومتری ( 9- 10 الی 7- 10 متر) هستند. نانوکامپوزیت‌های پلیمری جایگزینی مناسب برای کامپوزیت‌های پلیمری معمولی و یا آلیاژهای پلیمری متداول هستند. کربنات کلسیم به عنوان پرکننده در صنایع کاغذسازی، رنگ‌ سازی، داروسازی و پلاستیک استفاده شده است. استفاده از نانوذرات کربنات کلسیم به جای ذرات معمولی نشان داده است که نانوذرات تاثیر بیشتری نسبت به ذرات معمولی کربنات کلسیم بر خواص مواد تولیدی دارند. به‌همین دلیل تحقیقات زیادی بر روی تولید و تهیه و ارتقاء کیفیت محصول انجام شده است. در این تحقیق ضمن تشریح کاربردی‌ترین روش‌های تولید نانو ذرات، شیوه جدیدی بر اساس روش میکروامولسیون جهت تولید نانوذرات کربنات کلسیم ارائه شده است. در تشکیل میکروامولسیون‌ها از مخلوط سورفکتنت‌های اسپن80 و توین80 به‌جای یک سورفکتنت (به‌دلیل عملکرد بهتر) استفاده و تاثیر میزان سورفکتنت بر روی اندازه ذرات سنتز شده نیز بررسی شده است. با استفاده از نتایج آزمایشگاه پراش پرتو ایکس، (XRD)، اندازه ذرات سنتز شده به طور میانگین 38 نانومتر تخمین زده شده است. به منظور عملکرد بهتر نانوذرات کربنات کلسیم در ماتریس پلیمری، سطح ذرات نانوکربنات کلسیم و کربنات کلسیم معمولی با استفاده از اسید استئاریک محلول در تولوئن در دمای جوش تولوئن به‌مدت یک ساعت فرآورش شد. در ادامه برای مقایسه تاثیر نانوذرات سنتز شده بر خواص فیزیکی- مکانیکی نانوکامپوزیتهای پلیمری نسبت به کامپوزیت‌های معمولی، با بکارگیری نانوذرات کربنات کلسیم سنتز شده و نیز کربنات کلسیم معمولی به عنوان پرکننده در ماتریس پلیمری پلی‌آمید 6 6 و ساخت نانوکامپوزیت‌ها و کامپوزیت‌های معمولی به روش محلول پلیمر، تحقیق بر روی بررسی خواص کششی نانوکامپوزیت‌ها و کامپوزیت‌های معمولی انجام شد. نتایج دلالت بر تقویت خواص کششی در هر دو دسته از کامپوزیت‌ها داشت. در مقایسه با مدول الاستیسیتی پلی‌آمید تقویت نشده، در کسر وزنی % 5/2، % 5 و %10 مدول الاستیسیتی در نانوکامپوزیت‌ها به ترتیب %2/9، % 4/22و % 5/33 و در کامپوزیت‌های معمولی به ترتیب % 3/2، %7/11 و % 3/20 افزایش یافته‌است. نتایج آزمایشگاهی سپس با نتایج حاصل از تئوری‌ها و مدل‌های موجود در مورد نانوکامپوزیت‌ها (قانون مخلوط‌ها، معادله گوس و تئوری نیکلوئوس- نارکیس، مدل هاشین- شتریکمن و مدل هالپین- تسای) مقایسه شد. نتایج بدست‌آمده از این مدل‌ها و تئوری‌ها، بیانگر عدم کارایی کافی مدل‌های مذکور برای مدل‌سازی و توجیه تقویت نانوکامپوزیت‌های ذره‌ای می‌باشد؛ اما با توجه به آنکه نتایج تجربی بیشتر از نتایج حاصل از این مدل‌ها و تئوری‌ها می‌باشند، لذا می‌توان از حد بالای نتایج مدل‌ها و تئوری‌های مذکور برای انجام محاسبات طراحی بهره گرفت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی