ارزیابی اثر پراکنش ذرات رس آلی بر رفتار رئولوژیکی نانوکامپوزیت پلی یورتان ـ رس مونت موریلونیت

نویسندگان

1 گروه پژوهشی پوشش‌های سطح و خوردگی، مؤسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش

2 دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

نانوکامپوزیت‌های پلی یورتان‌ـ‌ رس آلی با اعمال نیروی شدید فراصوت در نمونه‌هایی حاوی درصدهای مختلف ذرات نانو رس مونت موریلونیت تهیه شدند. آزمون‌های رئولوژیکی به همراه اندازه‌گیری‌های کدورت سنجی، تفرق اشعه ایکس، میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری بر روی نمونه‌ها انجام گرفت که نتایج آزمون تفرق اشعه ایکس بیانگر افزایش فاصله صفحات سیلیکاتی از 18 آنگستروم به 41 آنگستروم در داخل زمینه پلیمری بود. نتایج رئومتری نشان داد که نانوکامپوزیت‌های حاوی ذرات نانو رس آلی در مقایسه با پلی‌یورتان خالص، مدول دینامیکی بیشتر و رفتار شبه جامدتری از خود نشان می‌دهند. افزایش شدید در مقادیر مدول‌های نانوکامپوزیت به علت پخش شدن و لایه لایه شدن ذرات سیلیکات داخل محیط پلیمری می‌باشد. در عین حال، با افزایش درصد نانو رس آلی، نرخ افزایش مقادیر مدول ذخیره این نانوکامپوزیت‌ها کمتر شده است و به حالت غیر خطی در آمدند. همچنین در نمونه‌ای که حاوی 5% رس آلی بود در فرکانس‌های پایین، خواص رئولوژیکی به صورت رقیق شونده با تنش برشی بود. با کنار هم قراردادن نتایج تفرق اشعه ایکس، میکروسکوپ نوری و رفتارهای رئولوژیکی که نانوکامپوزیت‌ها از خود نشان دادند معیاری برای ارزیابی میزان پراکنش ذرات نانو داخل زمینه پلیمری به دست آمد و نهایتاً درصد بهینه افزایش ذرات نانو رس داخل نانو کامپوزیت‌ها استخراج گردید..

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Rheological Behavior to the State of Dispersion in Polyurethane-Montmorillonite Nanocomposites

نویسندگان [English]

  • Sh. Ashhari 1
  • A. A. Sarabi 2
  • S. M. Kasiriha 2
  • D. Zaarei 3
2 Department of Polymer Engineering and Color Technology, Amirkabir University of Technolog
3 Polymer Engineering Department, Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

Polyurethane-clay nanocomposites were prepared by applying high-intensity ultrasound during the synthesis of clay-urethane nanocomposites. In this article, rheological measurements along with turbidimetry, optical microscopy, X ray diffraction (XRD) and Transmission electron microscope (TEM) analyses were carried out. The results of XRD showed that the distances between silicate layers of clay reached to 41 A0 in the polymeric matrix. Results showed that nanocomposites had higher dynamic moduli, and solid like behavior in comparison to that of neat polyurethane. The strong increase in modulus of nanocomposites was due to the intercalated and dispersed silicate platelets. The increase rate in storage modulus of these composites decreased at higher organoclay loadings and was not linear. Also, the sample that contained 5% organic clay showed a shear thinning behavior at low frequencies. By using the results of XRD, optical microscopy and rheometery analysis, the state of dispersion and optimum percent of clay that has the best dispersion state were obtained.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rheology
  • Nanocomposite
  • Nanoclay
  • Polyurethane
  • Montmorillonite