Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Masoomi,Roohollah Bagheri
محمود معصومی (استاد راهنما) روح اله باقری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Lila Khanbeigi
لیلا احمدخان بیگی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Preparation of Flame Retardant and Thermal Resistant Nanocompositesbased on Ethylene-Vinyl acetate copolymer (EVA)
Flammability of poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA), low density polyethylene (LDPE) and their blends represents a great drawback that restricts their applications in wire and cable industry as insulating materials. Magnesium hydroxide (MDH) is a non-toxic flame retardant that its high loading level causes mechanical and processing properties of final composite to become deterirate. In this study in order to imrove flame retardancy and thermal stability of EVA/LDPE/MDH composite, while keeping its mechanical properties, two organo modified montmorillonites (OMMT) with different surface polarity and basal spacing were used. The Samples were prepared via twin screw extruder and with total loading (MDH+OMMT) of 55% and 60% w/w. Results showed that increasing MDH content from 55% to 60% not only didn’t enhance flame retardancy but also resulted in about 30% reduction in elongation at break, while substituting even 2% of magnesium hydroxide with OMMT significantly improved the thermal stability, flame retardancy and tensile strength of the composite. As in comparison with OMMT free sample limiting oxygen index (LOI) increased about 16% and in vertical burning test (UL-94V) dripping was suppressed, furthermore degradation peak in derivative thermogravimetry (DTG) curve 50?C shifted to higher temperatures and tensile strength increased about 30%. Moreover, in differential scanning calorimetry (DSC) test, oxidative induction time (OIT) of OMMT free sample was evaluated about 20 minutes while for the nanocomposites this quantity was more than 140 minutes. According to the LOI and UL-94 tests, synergistic effect was observed between MDH and OMMT on flame retatdant properties, this behaviour could be relared to more char production in the presence of OMMT. In addition, SEM micrographs showed that nanocomposite based on non-polar nanoclay has better distribution than the polar one, with higher elongation at break and thermal stability, and lower tensile strength and viscosity. This behavior could be related to more gallery distance in non-polar nanoclay. Surprisingly, the combination of two organoclays (approximately with the same ratio of EVA/LDPE) brought interesting properties to the nanocomposite. Whereas each of organoclays resulted in intercalated structure, by combination of them semi-intercalated semi exfoliated nanocomposite was obtained, with mechanical and thermal properties . .
اشتعال‌پذیری پلی‌(اتیلن-کو-وینیل‌استات) (EVA)، پلی‌اتیلن سبک (LDPE) و آمیزه های آنها مشکلی است که کاربرد آنها را در صنعت سیم و کابل به‌عنوان عایق و روکش محدود می‌کند. هیدروکسید منیزیم (MDH) یک کندسوزکننده غیرسمی است که افزودن آن در مقادیر زیاد سبب افت خواص مکانیکی و فرآیندی کامپوزیت نهایی می‌شود. در این تحقیق به منظور بهبود خواص مقاومت در برابر اشتعال و پایداری حرارتی کامپوزیت EVA/LDPE/MDH، ضمن حفظ خواص مکانیکی آن، از دو مونت مویلونیت اصلاح شده با مواد آلی (OMMT) با قطبیت سطح و فاصله بسل متفاوت استفاده شد. نمونه ها با استفاده از اکسترودر دوپیچه و در دو سطح کلی افزودنی (MDH+OMMT) %55 و %60 تهیه شدند. نتایج نشان داد که در نمونه های حاوی %55 افزودنی، جایگزینی حتی %2 از MDH با OMMT منجر به بهبود قابل توجهی در خواص مقاومت در برابر اشتعال و پایداری حرارتی و نیز استحکام کششی می شود به طوری که نسبت به نمونه عاری از ذرات نانو مقدار شاخص اکسیژن حدی (LOI) حدود %16 افزایش یافته و در آزمون سوختن عمودی (UL-94V) چکه کردن نمونه قطع می شود، ضمن آنکه پیک تخریب نمونه در نمودار مشتق تجزیه گرماوزن سنجی (DTG) به میزان ?C50 به دماهای بالاتر منتقل شده و استحکام کششی حدود %30 افزایش می یابد. بهترین خواص مکانیکی و مقاومت در برابر اشتعال در مورد نمونه دارای ماتریس EVA، 53% هیدروکسید منیزیم و %2 مونت موریلونیت قطبی به دست آمد. شایان ذکر است با توجه به نتایج آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) ساختار این نمونه قدری بین لایه ای-قدری ورقه ای تشخیص داده شد. در نمونه های حاوی 5% مونت موریلونیت به علت عدم دستیابی به اختلاط مناسب خواص مکانیکی مطلوبی حاصل نشد. بعلاوه مشاهده شد OMMT دارای اصلاح کننده سطحی غیرقطبی و فاصله بسل بیشتر منجر به ازدیاد طول و پایداری حرارتی بیشتر اما استحکام کششی و ویسکوزیته کمتر شد. جالب آنکه هر یک از این نانوذرات منجر به ساختار بین لایه ای شدند، درحالی که استفاده همزمان از هر دو OMMT (به نسبت تقریباً برابر با نسبت EVA به PE) منجر به دستیابی به ساختار قدری بین لایه ای-قدری ورقه ای با خواص مکانیکی، حرارتی و اشتعال پذیری بینابین شد. در خواص مقاومت در برابر اشتعال با استفاده از دو آزمون LOI و UL-94V تغییری در نتایج با تغییر نوع OMMT مشاهده نشد. جایگزینی %5 و %10 از LDPE با PEgMA و PPgMA در نانوکامپوزیت، به دلیل افزایش برهم کنش بین اجزای کامپوزیت منجر به افزایش شدید ویسکوزیته، افزایش استحکام کششی به میزان 30% و کاهش انعطاف پذیری به میزان 50% شد. کلمات کلیدی: پلی(اتیلن-کو-وینیل استات)، نانوکامپوزیت، کندسوزکنندگی، پایداری حرارتی، صنایع کابل سازی، OMMT

ارتقاء امنیت وب با وف بومی