Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Masoomi,Roohollah Bagheri
محمود معصومی (استاد راهنما) روح اله باقری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Shahla Khalili
شهلا خلیلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Effect of Organo-Modified Montmorillonite (O-MMT) on Mechanical and Barrier Properties of LLDPE/LDPE Blend Films
polyolefin/clay nanocomposites: in situ polymerization, solution method and melt mixing. Melt mixing is the easiest and most cost effective method to produce nanocomposites. To melt-mix nonpolar polyolefin with polar clay platelets, clay surface must be modified to reduce different affinity between these two components. In this study, organomodified montmorillonite (Cloisite 15A) was used to improve properties of LDPE/LLDPE blend films. Polypropylene and polyethylene grafted with high percent of maleic anhydride were used as compatibilizer to achieve better interaction between the polyethylenes blend and the organoclay. The aim of this study was to investigate the effect of organo modified MMT on mechanical and gas barrier properties of nanocomposite films of LLDPE/LDPE blends. To investigate the effect of compounding method on properties, nanocomposites were melt-mixed in two ways; 1) materials were double extruded in a twin screw extruder, 2) materials were melt compounded in an internal mixer and then extruded in a twin screw extruder. The feasibility of preparing better exfoliated nanocomposites was studied with using two different compatibilizing agents, PEgMA and PPgMA. After selecting the effective way and suitable compatibilizer, based on XRD and MFI results, nanocomposite samples with various clay contents were prepared and film blown. Mechanical properties of films were studied in machine direction (MD) and transverse direction (TD) (because blown film orients in two directions). Gas permeability of films was also investigated by the constant volume-variable pressure method in a permeability measuring set-up. The XRD and MFI results showed that using the 2 nd way and PPgMA as compatibilizer would make a better dispersion of organoclay in nanocomposite. A broad peak was observed in XRD patterns of the nanocomposite with 1 phr organoclay which indicates partial exfoliation state. The clay diffraction peaks of other nanocomposites shift to lower angles, suggesting intercalated structures in the nanocomposite films. The permeability results showed that addition of organoclay even at low level had significant effect on barrier properties of the nanocomposites. Oxygen permeability decreased by 38% by adding only 4 phr of nanoclay into the blend. Decrease in permeability suggests that barrier properties arise from tortuousity of nanoparticles in the blends. Addition of clay also led to increase in tensile modulus in both directions without decreasing the elongation at break. Nelson’s model and the Halpin–Tsai equation were used to calculate the number of stacks of clay in the nanocomposites using permeability and modulus results, respectively. These models predicted the stack number between 2 and 3 for the nanocomposites, which confirms a high degree of dispersion of Cloisite 15A in the nanocomposites. .
فیلم های پلی اتیلنی، کاربرد وسیعی در صنایع بسته بندی دارند. بهبود خواص مکانیکی و عبور پذیری فیلم hy;های پلی اتیلنی می تواند موجب توسعه کاربرد آن ها در صنایع بسته بندی دارویی، الکترونیکی و همچنین بسته بندی مواد غذایی حساس به اکسیژن شود. از آنجاکه آلیاژ کردن پلی اتیلن یک راه مناسب در جهت بهبود خواص آن می باشد، آلیاژ LDPE با فرایندپذیری عالی و LLDPEبا خواص مکانیکی بالا، یک ترکیب پرکاربرد در صنایع فیلم های بسته بندی است. راه موثر دیگر در جهت بهبود خواص استفاده از نانوپرکننده ها می باشد. تا کنون نانوذرات متعددی شناخته شده اند که قابلیت افزوده شدن به پلیمر و بهبود خواص آن را داشته باشد. ولی، صنایع بسته بندی بر روی استفاده از جامدات غیر آلی لایه ای مانند سیلیکات ها تمرکز کرده اند. سیلیکات های لایه ای به دلیل در دسترس بودن، قیمت پایین و فرایند پذیری آسان بسیار مورد توجه می باشند. تا کنون سه راه جهت تولید نانوکامپوزیت های پلی الفین نانورس پیشنهاد شده است: LDPE/LLDPE از مونت موریلونیت اصلاح شده با مواد آلی (Cl 15A)به همراه پلی پروپیلن و پلی اتیلن پیوند خورده با درصد زیادی مالئیک انیدرید به عنوان سازگارکننده برای افزایش برهمکنش بین سطحی آلیاژ و نانورس . فیلم نانوکامپوزیت آلیاژ LDPE/LLDPE می باشد. روش اول، مواد در یک اکسترودر دو مارپیچ دوبار مخلوط شدند در روش دوم، اجزا ابتدا در یک مخلوط کن داخلی و سپس در اکسترودر دو مارپیچ مخلوط شدند. امکان دستیابی به نانوکامپوزیتی با ساختار ورقه ای، در حضور دو نوع سازگارکننده PEgMA و PPgMA بررسی شد. پس از انتخاب روش موثر جهت اختلاط و سازگارکننده مناسب، بر اساس نتایج آزمون شاخص جریان مذاب و پراش پرتوی ایکس، نمونه های نانوکامپوزیت با مقادیر مختلف نانورس تهیه و به صورت فیلم دمشی شکل دهی شدند. خواص مکانیکی فیلم ها در دو جهت محوری و محیطی مطالعه شد. میزان عبور گاز از فیلم ها نیز، از روش حجم ثابت- فشار متغیر اندازه گیری شد. نتایج آزمون شاخص جریان مذاب و پراش پرتوی ایکس نشان داد که روش اختلاط دوم و سازگارکننده PPgMA پراکنش بهتری از نانورس را در ماتریس آلیاژ ایجاد می کنند. نمودار XRD نانوکامپوزیت حاوی phr1 نانورس پیک پهنی را نشان داد که بیانگر حالت نسبتاً ورقه ای است و پیک مربوط به سایر نمونه ها، به زوایای کمتر انتقال یافت که نشانگر نانوکامپوزیت با ساختار لایه ای می باشد. نتایج عبورپذیری اکسیژن نشان می دهد که افزودن نانورس، میزان عبورپذیری را به طور مشخصی کاهش می دهد. عبورپذیری اکسیژن در فیلم نانوکامپوزیت حاوی phr 4 به اندازه 38% نسبت به آلیاژ کاهش یافته است. افزودن نانورس، همچنین موجب افزایش مدول کششی فیلم در هر دو جهت محوری و محیطی شد، بدون آنکه تغییری در میزان ازدیاد طول ایجاد کند. با استفاده از نتایج عبورپذیری و مدول کششی بر اساس مدل نیلسون و رابطه هالپین – تسای تعداد صفحات نانورس در هر بلوک آن در ماتریس آلیاژ محاسبه شد. این دو مدل تعداد صفحات را بین 2 و 3 گزارش کردند که درجه بالایی از پراکنش مونت موریلونیت در نانوکامپوزیت را نشان می دهد. کلمات کلیدی: پلی اتیلن سبک، پلی اتیلن سبک خطی، نانوکامپوزیت، مونت موریلونیت، خواص عبورپذیری گازی،

ارتقاء امنیت وب با وف بومی