Skip to main content
SUPERVISOR
امید معینی جزنی (استاد مشاور) احمد اسدی نژاد (استاد راهنما) محمود معصومی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Ali Hassannia
محمدعلی حسن نیا

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

The Effect of nanoclay on Morphology and rheology of Polypropylene/ polycarbonate/ styrene butadiene styrene block copolymer
In current effort, styrene-butadiene-styrene block copolymer () and polycarbonate (PC) were added to polypropylene (PP) to increase the application window of PP. Rheology and morphology of ternary blends of PP/PC/ (70/15/15) were examined in absence (neat) and in presence of organically modified nanoclay fillers. Surface energy values of three constituent polymers were assessed using contact angle (CA) goniometry and used for preliminary prediction of the morphology of neat ternary blends. Scanning electron microscope (SEM) was employed for examining the effect of mixing order of components in an internal compounder on the resulting morphology of PP/PC/ blends. A good agreement was found between CA and SEM results, where a separated dispersed morphology of PC and droplets was visible. A twin-screw extruder (TSE) was utilized to mix Cloisite 20A and Cloisite 30B nanoclays, in 3 phr concentration, with above-mentioned polymers to render nanofilled PP/PC/ blends. SEM, X-ray diffraction, and transmission electron microscope (TEM) were used to characterize the resulting morphology. XRD data showed that an intercalated morphology was obtained, particularly in the case of Cloisite 20A. TEM confirmed that nanoclay fillers preferred to be located mainly inside the PP matrix rather than interfaces and droplets. Rheological data revealed that Cloisite 20A increased viscosity and modulus of the nanofilled blends more than Cloisite 30B. In addition, the solid-like behavior was seen in low-frequency terminal region of the modulus-frequency curve and was assigned to the physical network formed because of the nanoclay presence. This motivated us to incorporate Cloisite 20A in different concentrations, 1 and 5 phr, and measure viscoelastic properties. It was observed that viscosity and modulus were maximum at 5 phr nanoclay content. Keywords: Morphology, Rheology, Ternary Blend, Styrene-Butadiene-Styrene Block Copolymer, Polycarbonate, Nanoclay
در این پژوهش جهت بهبود خواص رئولوژیک و همچنین افزایش دامنه کاربرد پلی پروپیلن از افزودن نانوذرات رس و آمیزه سازی پلیمر های استایرن بوتادین استایرن و پلی کربنات با پلی پروپیلن استفاده شده است. پژوهش حاضر در دو فاز ترتیب داده شده است. در فاز اول، هدف آشنایی بیشتر با ریز ساختار آلیاژ سه تایی پلی پروپیلن/ پلی کربنات/ استایرن بوتادین استایرن بوده و در فاز دوم با افزودن نانوذرات رس با اصلاح کننده آب دوست و آب گریز، هدف بررسی اثر نوع اصلاح کننده بر مورفولوژی و رئولوژی آمیزه بوده و پس از آن با معرفی نانو رس سازگار تر با آمیزه، بررسی غلظت نانو رس سازگارتر با آمیزه در دستور کار قرار گرفت. بدین منظور در فاز اول از این پژوهش، پیش بینی مورفولوژی آلیاژ سه تایی (PP/PC/) توسط اندازه گیری های زاویه تماس انجام شد. همچنین اثر ترتیب اختلاط اجزا بر مورفولوژی آلیاژ سه تایی مذکور در پنج ترتیب اختلاط متفاوت که آمیزه سازی آن ها توسط مخلوط کن داخلی صورت گرفته شد، به وسیله ی آنالیز تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. در فاز دوم از این پژوهش با استفاده از اکسترودر دو مارپیچ نمونه های مختلف شامل phr 3 از نانو ذرات رس با اصلاح کننده آب دوست (Cloisite 30B) و اصلاح کننده آب گریز (Cloisite 20 A) و نمونه خالص و تهی از نانو رس(PP/PC/) فرآوری شدند. به منظور بررسی ریز ساختار و مورفولوژی آمیزه های حاصله از آنالیز های پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد. همچنین رفتار ویسکوالاستیک نمونه های مختلف توسط آزمون های رئولوژیکی مورد مطالعه قرار گرفت. در فاز اول از این پژوهش نتایج حاصل از اندازه گیری های زاویه تماس و پیش بینی مورفولوژی در تطبیق خوبی با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بوده و نشان از مورفولوژی ذرات پراکنده مجزا از هم، از قطرات پلی کربنات و استایرن بوتادین استایرن در درون ماتریسی از پلی پروپیلن داشته است. همچنین کمترین اندازه قطرات و بیش ترین تعداد قطرات در واحد سطح ثابت و مورفولوژی به نسبت یکنواخت تر در اولین روش اختلاط به دست آمدکه در ابتدا از گرانول های پلی پروپیلن و کوپلیمر استایرن اتیلن بوتیلن استایرن مالئیکه شده یک پیش آلیاژ تهیه شده و در مرحله بعد با پلی کربنات و استایرن بوتادین استایرن آمیزه سازی شده است. این ترتیب اختلاط به عنوان ترتیب اختلاط برتر انتخاب گردید. در فاز دوم از پژوهش حاضر نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس نشان داد که ایجاد ساختار های جای گذاری شده(Intercalation) در نانوکامپوزیت های حاوی نانو رس با اصلاح کننده آب گریز نسبت به اصلاح کننده آب دوست بیشتر می باشد، در صورتی که لایه های سیلیکاتی اصلاح شده توسط اصلاح کننده آب دوست، علاوه بر ساختارهای جای گذاری شده در بعضی از موارد به یکدیگر نزدیک تر شده و ساختار های توده ای را نیز تشکیل داده اند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان دادند که نانوذرات رس از هر دو نوع از اصلاح کننده عمدتاً در فاز ماتریس قرار گرفته اند، اگر چه حضور آن ها در مرز مشترک فاز ها و همچنین در درون قطرات نیز مشاهده شد. نتایج رئولوژیکی نشان دادند که نانو ذرات رس با اصلاح کننده آب گریز در مقایسه با اصلاح کننده ی آب دوست، ویسکوزیته والاستیسیته مذاب (PP/PC/) را به نسبت بیشتری افزایش می دهند. همچنین تغییر رفتار آمیزه های حاوی نانو رس از حالت شبه- مایع به شبه جامد در فرکانس های کم نشان از ایجاد شبکه سه بعدی فیزیکی از این نانو ذرات دارد. به دلیل تاثیر بهتر نانو ذرات رس با phr3 اصلاح کننده آب گریز بر مورفولوژی و رئولوژی آمیزه (PP/PC/) ، نانو کامپوریت هایی با مقادیر 1 و phr5 از این اصلاح کننده نیز آمیزه سازی شده و مشخص گردید که نانو کامپوزیت های با دارا بودن phr5 از نانو رس بیشترین ویسکوزیته و الاستیسیته را داشته اند. همچنین رشد تقریباً 800 برابری و 8 برابری مدول ذخیره به ترتیب نسبت به پلی پروپیلن و آمیزه خالص سه تایی، برای نمونه نانوکامپوزیتی حاوی phr5 از نانو رس Cloisite 20A در فرکانس های پایین مشاهده شد. کلمات کلیدی: مورفولوژی، رئولوژی، آلیاژ سه تایی، پلی استایرن بوتادین استایرن بلاک کوپلیمر، پلی کربنات، نانو رس

ارتقاء امنیت وب با وف بومی