تهیه آمیزه های نانو پلی پروپیلن/پلی آمید6-خاک رس پلیمریزاسیون و سازگارسازی درجا

در این پژوهش هدف پلیمریزاسیون کاپرولاکتام در حضور پلی پروپیلن، عوامل سازگار کننده و هم چنین خاک رس و سازگاری درجای فازهای پلیمری، طی یک فرایند اختلاط واکنشی مذاب در مخلوط کن داخلی هک بوده است تا به کمک سازگار سازی مناسب دوفاز، ساختاری نانومتری از فاز متفرق در فاز پیوسته در کنار ایجاد یک نانو کامپوزیت بر پایه خاک رس تشکیل گردد. به این منظور از مخلوط هوموپلیمر پلی پروپیلن و پلی پروپیلن مالئیکه به عنوان پلی پروپیلن مالئیک دار، کاپرولاکتام به عنوان مونومر اولیه، سدیم کاپرولاکتام به عنوان شتاب دهنده، هگزامتیلن دی ایزوسیانات به عنوان فعال کننده و خاک رس اصلاح شده با نام تجاری cloisite 15a به منظور ساخت آمیزه نانوپلی پروپیلن/ پلی آمید 6 – خاک رس به کمک پلیمریزاسیون و سازگاری درجا استفاده گردیدند. در این طرح ابتدا پلیمرشدن کاپرولاکتام طی فرایند اختلاط مذاب به روش آنیونی انجام شد و اثر استفاده از فرمولاسیون های متفاوت همچنین شرایط فرایندی مختلف، بر میزان مونومر آزاد، زمان واکنش، جرم ملکولی و خواص حرارتی و خواص مکانیکی پلی آمید 6 بررسی گردیدند. سپس فرایند ساخت یک نانوکامپوزیت با استفاده از خاک رس به روش پلیمرشدن درجا انجام گرفت و تأثیر خاک رس بر رفتار فیزیکی و مکانیکی، حرارتی همچنین ریولوژیکی پلیمر نهایی بررسی شد. با توجه به نتایج حاصل از آزمایشات انجام شده، مشخص شد که بهترین ترکیب اجزاء جهت فرایند پلیمرشدن کاپرولاکتام و رسیدن به بیشترین جرم ملکولی در کنار کمترین سطح مونومر باقی مانده شامل 3% وزنی فعال کننده، 3% وزنی تسریع کننده و 94% وزنی مونومر در فرمولاسیون می باشند. دمای بالای واکنش و وجود فعال کننده با دو گروه فعال باعث ایجاد نانو لیفچه در طی فرایند پلیمرشدن پلی آمید 6 گردید. وجود خاک رس در هنگام پلیمرشدن پلی آمید 6 ضمن تشکیل نانوکامپوزیت باعث ایجاد پدیده خوشه ای شدن نانو لیفچه ها شد. این رفتار به علت واکنش عامل فعال کننده با عوامل اصلاح کننده سطحی خاک رس بود. در ادامه فرایند آمیزه سازی و پلیمرشدن کاپرولاکتام در حضور خاک رس و پلی پروپیلن مالئیک دار به انجام رسید. در این پژوهش آزمون های استخراج و gc-mass به منظور تعیین مونومر باقی مانده، آزمون ftir به منظور بررسی ساختار شیمیایی پلی آمید 6 و جرم ملکولی سامانه های مختلف، بررسی امکان انجام واکنش میان عوامل اصلاح کننده خاک رس و عوامل فعال کننده واکنش پلیمرشدن و بررسی انجام واکنش سازگار سازی میان دو فاز مورد استفاده قرار گرفتند. آزمون ریومتری جهت تعیین وزن ملکولی و بررسی پایداری حرارتی پلی آمید6 هم چنین بررسی رفتار مذاب آمیزه های پلیمری و نانو کامپوزیت ها، آزمون dsc جهت بررسی رفتار حرارتی آمیزه ها نظیر دمای ذوب و بلورینگی و تعیین میزان بلورینگی، آزمون tga-dtg جهت تعیین رفتار گرمایی – تخریبی محصولات این پژوهش و آزمون xrd جهت تعیین میزان و نوع بلورینگی هم چنین تعیین فاصله میان صفحات خاک رس استفاده گردیدند. در ادامه به منظور بررسی ریزساختار پلی آمید 6 و آمیزه های مربوطه از آزمون های sem و feg-sem و به منظور بررسی نحوه قرار گرفتن صفحات خاک رس و بررسی اندازه فاز متفرق در آمیزه های حاوی 10% از فاز متفرق آزمون tem استفاده گردیدند. در انتها خواص مکانیکی نظیر خواص کششی و ضربه روی نمونه ها به انجام رسیدند. از جمله نتایج مهم در ایـن پژوهش می توان به کاهش میزان مونومر آزاد در آمیزه ها، ایجاد قطراتی از فاز متفرق با قطری در محدوده نانومتر هم چنین ورقه – ورقه شدن خاک رس طی فرایند اختلاط واکنشی مذاب و تشکیل نانوکامپوزیت اشاره نمود.