بررسی خواص مکانیکی، رئولوژی و زیست‌تخریب‌پذیری پلی‌اتیلن با چگالی کم/نشاسته‌ی گرمانرم/نانو خاک رس
استاد راهنما: اسماعیل قاسمی و عبدالرسول ارومیه‌ای
دانشجو دکتری: سعید مرتضوی
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران
در این مطالعه، آمیزه های پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) و نشاسته ی گرمانرم (TPS) در حضور سازگارکننده ی واکنشی پلی اتیلن گرافت شده با انیدرید مالئیک (LDPE-g-MA) و همچنین نانوکامپوزیت های سه جزئی آنها با اضافه کردن نانوذرات اصلاح شده ی Closite 30B در ترکیب درصدهای متفاوتی از نانوذرات و TPS با فرایند اختلاط واکنشی تهیه شد. سپس برای بررسی ریز ساختار نمونه ها، خصوصا نانوکامپوزیت ها، آزمون ها ی مختلفی مانند تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM ) ، عبوری (TEM ) ، نیروی اتمی (AFM )، طیف پراش اشعه ی ایکس در زاویه ی پایین ( SAXS ) و استخراج به کمک حلال انجام شد.
در ادامه خواص مختلف نمونه ها مانند خواص کششی، خواص دینامیکی- مکانیکی-حرارتی و خواص رئولوژیکی تعیین شد. در نهایت نیز زیست تخریب پذیری نمونه ها توسط آزمون ها ی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. هدف اصلی از انجام این پژوهش یافتن ارتباط بین ریز ساختار نمونه ها و خواص مکانیکی، ویسکوالاستیک و زیست تخریب پذیری آمیزه ها و نانوکامپوزیت ها است. نتایج آزمون های شناسایی اولیه نشان داد که نانوذرات عمدتا در فاز TPS و قسمتی از آنها هم در سطح مشترک بین دو فاز قرار می گیرند.
محاسبات براساس کشش بین سطحی و ضریب خیس شوندگی نیز این نتایج را تایید می کند. تصاویر SEM نشان می داد که در غلظت های کم TPS مورفولوژی آمیزه ها به صورت قطره – ماتریس است و این روند تا غلظت های بالا نیز حفظ می شود. اما در ترکیب درصد wt% 75 از TPS مورفولوژی به هم پیوسته شکل می گیرد که نشاندهنده ی نزدیک شدن به نقطه ی وارونگی فازی است. آزمون استخراج حلال نیز نشان داد که افزودن نانوذرات باعث افزایش محسوس پیوستگی TPS می شود که این می تواند نشاندهنده ی افزایش سازگاری بین دو فاز به خاطر حضور نانوذرات باشد.
همچنین نتایج مربوط به خواص کششی نشان داد که آمیزه ی پلی اتیلن و نشاسته ی گرمانرم حتی در غلظت های بالای TPS نیز قادر است خواص مکانیکی مناسبی از خود نشان بدهد. در عین حال اضافه کردن نانوذرات نیز باعث افزایش استحکام نمونه ها می شود و در عین حال انعطاف آنها را نیز تا حدود زیادی حفظ می کند . آزمون ها ی دینامیکی نیز افزایش مدول و دمای آسودگی فاز غنی از نشاسته را برای نانوکامپوزیت ها نشان می دهد. همچنین حضور نانوذرات باعث نزدیکتر شدن دماهای آسودگی دو فاز به یکدیگر می شود که نشاندهنده ی افزایش سازگاری بین دو فاز به خاطر قرار گرفتن گروهی از نانوذرات در سطح مشترک است. خواص رئولوژیکی نمونه ها نیز افزایش شدید الاستیسیته ی مذاب نمونه ها به خاطر به وجود آمدن شبکه ای از قطرات TPS در اثر حضور سازگارکننده ی واکنشی است. آزمون ها ی زیست تخریب پذیری نشان دهنده ی افزایش قابل توجه زیست تخریب پذیری با افزایش غلظت TPS و بهبود محسوس آن در اثر حضور نانوذرات است.
آزمون های جذب آب نشان داد که در نزدیکی نقطه ی وارونگی فازی، تراوایی و جذب آب به شدت افزایش می یابد و حضور نانوذرات می تواند به صورت محسوسی جذب آب را کاهش دهد. در تمامی موارد سعی شد تا بر مبنای ریزساختار نمونه ها نتایج بدست آمده از آزمایشات مورد مطالعه و بررسی قرار بگیرد و نتایج تا حد امکان با استفاده از مدل های مختلف پیش بینی شود. نتایج نشان داد که با استفاده از مدل های مناسب می توان خواص متفاوت نانوکامپوزیت ها را با دقت نسبتا خوبی پیش بینی کرد.
دانلود مقاله مرتبط با پایان نامه:
