مطالعه ساختارهای هسته- پوسته متشکل از هسته های نرم لاستیکی و پوسته های سخت پلاستیکی به دلیل کاربردهای تجاری بسیار زیاد در تهیه پلیمرهای مقاوم در برابر ضربه، اهمیت بسیار زیادی دارد. این ساختارها طی فرآیند پلیمریزاسیون امولسیونی هسته دار ایجاد می شوند. اکثر اطلاعات راجع به هسته گذاری ذرات و ارزیابی تعداد و اندازه ذرات، از اندازه گیری از نمونه هایی که پس از انجام واکنش از رأکتور گرفته شده به دست آمده است. بنابراین برای اهداف کنترلی در هسته گذاری و رشد ذرات، پایش فرآیند بصورت لحظه ای مورد نیاز می باشد. هدایت سنجی اطلاعات بسیار جالبی را در حین واکنش، از درون رأکتور پلیمریزاسیون امولسیونی به بیرون ارسال می کند و نحوه پیشرفت واکنش و کلاً اتفاقاتی را که در درون رأکتور برای ذرات رخ می دهد، به صورت لحظه ای گزارش می نماید. این اطلاعات، به صورت لحظه ای، در خصوص میزان تبدیل گزارش می شود و به مهندسین کنترل این امکان را می دهد که با تجزیه و تحلیل اطلاعات، تسلط خوبی بر کنترل فرآیند داشته باشند. تغییرات رسانایی، که نشان دهنده تغییر در گونه های یونی موجود در محیط واکنش می باشد مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. از مهمترین عوامل تأثیرگذار بر پلیمریزاسیون امولسیونی، وجود عامل فعال کننده سطح می باشد. با استفاده از اطلاعات حاصل از ردیابی لحظه‏ای در طی فرآیند پلیمریزاسیون، قطر ذرات پلیمر تشکیل شده تخمین زده شده است.

آلیاژهای بر پایه پلی تری متیلن ترفتالات (ptt) اجتماعی از خواصی همچون مدول کششی، استحکام ضربه، سرعت کریستالیزاسیون بالا، مقاومت شیمیایی و پایداری ابعادی را از خود نشان می دهند. از این رو ptt انتخاب مناسبی برای اختلاط با پلی پروپیلن (pp) به منظور بهبود خواص مکانیکی آن جهت کاربردهای تکنیکی و مواردی که تحمل بار بالایی مورد نیاز است، می باشد. به همین منظور، در تحقیق حاضر آلیاژهای دو جزئی امتزاج ناپذیر pp/ptt و نانوکامپوزیتهای متناظر حاوی 5 درصد نانوذرات خاک رس در غیاب/ حضور دو نوع سازگارکننده با استفاده از روش اختلاط مذاب تهیه شده و اثر دو نوع مختلف از ذرات نانورس اصلاح شده (کلویزیت b30 و کلویزیت a20)، و همچنین دو نوع سازگارکننده بر خواص رئولوژیکی و مورفولوژیکی آمیزه های امتزاج ناپذیر فوق در نسبت 25/75 از pp/ptt مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر sem نشان داد که ptt به صورت قطراتی ناپیوسته در داخل ماتریسی از pp پراکنده می شود. همچنین، مشاهده شد که افزودن ذرات نانورس سبب کاهش اندازه قطرات فاز پراکنده شده و این کاهش اندازه در نمونه حاوی کلویزیت b30 بیشتر از نمونه حاوی مخلوط کلویزیت b30 و کلویزیت a20 است؛ این امر ناشی از برهمکنش بیشتر کلویزیت b30 با فاز ptt به دلیل دارا بودن گروههای قطبی هیدروکسیل می باشد. چگونگی پراکندگی صفحات نانورس در نانوکامپوزیتها با استفاده از آزمونهای saxs و tem مورد بررسی قرارگرفت. در کلیه نانوکامپوزیتها انتقال پیک حاصل از پراش اشعه ایکس به سمت زوایای کوچکتر مشاهده شدکه بیانگر ایجاد ساختاری غالب از نوع بین لایه ای شده می باشد. محاسبات پارامتر خیس شوندگی و مشاهدات تصاویر tem نشان داد که ذرات کلویزیت b30 عمدتاً در فاز پراکنده ptt و ذرات کلویزیت a20 عمدتاً در سطح مشترک میان دو فاز قرار می گیرند. علاوه براین مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که ذرات نانورس تشکیل یک ساختار شبکه ای سه بعدی می دهند که این ساختار باعث ظهور یک پلاتو در مدول ذخیره و upturn در ویسکوزیته کمپلکس در فرکانس های پایین می شود. همچنین در بررسی اثر دو نوع سازگارکننده(elvaloy® ptw وpp-g-ma)، مشاهده شد که سازگارکننده elvaloy® ptw به دلیل واکنش پذیری بالاتری که در مقایسه با pp-g-ma دارد اثر سازگارکنندگی بیشتری از خود نشان می دهد. حضور سازگارکننده سبب اندکی افزایش در میزان نفوذ زنجیرهای پلیمری در گالری میان صفحات نانورس شده و درنتیجه سبب بهبود خواص گردید. اندازه گیریهای رئولوژیکی، وجود برهمکنش میان صفحات نانورس و زنجیرهای پلیمری را در حالت مذاب تایید کرد.

نانوکامپوزیت های لاستیک آکریلونیتریل-بوتادین/خاک رس به صورت درجا، به روش پلیمریزاسیون امولسیونی فاقد امولسیفایر، با مقادیر مختلف خاک رس تهیه شدند. کوپلیمریزاسیون مونومرهای آکریلونیتریل و بوتادین در حضور ورقه های خاک رس از هم باز شده در فاز آب انجام شد و به منظور اتصال مناسب بین نانو ذرات خاک رس و ماتریس پلیمری آکریلونیتریل-بوتادین از اصلاح کننده ی واکنش پذیر 2-آکریل آمید-2-متیل-1-پروپان سولفونیک اسید(amps) در حین پلیمریزاسیون استفاده شد. نتایج آزمون تفرق اشعهx،نشان داد که نانوکامپوزیت ها تا 3 درصد وزنی خاک رس، ساختار ورقه ورقه شده داشتند که با تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) نیز تایید شد اما در5 درصد، ساختار نانوکامپوزیت ورقه ورقه شده- جا داده شده، بود. سطح شکست nbr خالص و نانوکامپوزیت های آن با میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) مشاهده شدند. سطح شکست نانوکامپوزیت ها نسبت به nbr خالص زبرتر و ناهموارتر بود. همچنین آنالیز edx از سطح شکست نانوکامپوزیت ها نشان از پخش خوب خاک رس در آن ها دارد. نتایج آزمون تجزیه ی گرماوزنی(tga)، حاکی از آن است که پایداری حرارتی نانوکامپوزیت ها بهبود یافته و دمای شروع تخریب حرارتی آن ها با افزایش مقدار خاک رس، بیشتر شد. دمای انتقال شیشه ای(tg) نانوکامپوزیت ها بر اساس آنالیز دینامیکی-مکانیکی حرارتی(dmta) به دماهای بالاتر منتقل شد. در ضمن بیشترین میزان افزایش در tg مربوط به نانوکامپوزیت حاوی 3 درصد وزنی خاک رس بود. همچنین برای تمامی نانوکامپوزیت ها، به دلیل محدود شدن تحرک زنجیرهای پلیمری، ارتفاع پیک tan ? کاهش یافته و پهن تر شد. مدول ذخیره ی نانوکامپوزیت ها نیز نسبت به nbr خالص افزایش یافت. نتایج آزمون کشش نیز بیان گر آن است که مدول و استحکام کشش نانوکامپوزیت ها بهبود چشمگیری داشته است به طوری که مدول و استحکام کشش در نانوکامپوزیت حاوی 3 درصد وزنی خاک رس با ساختار ورقه ورقه شده به ترتیب 302 و 219 درصد نسبت به nbr خالص افزایش یافته است. کرنش پارگی نانوکامپوزیت ها نیز نسبت به nbr خالص افزایش یافته و بیشترین میزان افزایش مربوط به نانوکامپوزیت حاوی 1 درصد وزنی خاک رس با ساختار ورقه ورقه شده بود. نتایج آزمون سختی نیز نشان داد که میزان سختی نانوکامپوزیت ها نسبت به nbr خالص افزایش یافته و بیشترین میزان افزایش مربوط به نانوکامپوزیت حاوی 3 درصد وزنی خاک رس بود. همچنین درصد تورم نانوکامپوزیت های پخت شده ی nbr در حلال mek، نسبت به nbr خالص کاهش یافت. در ادامه تغییراتی در شرایط تهیه ی نانوکامپوزیت ها داده شد و اثر آن بر خواص آن ها بررسی شد. استفاده از امولسیفایر در تهیه ی نانوکامپوزیت حاوی 1 درصد وزنی خاک رس، مورفولوژی آن ها را از حالت ورقه ورقه شده به جا داده شده، تغییر داد و به دنبال آن پایداری حرارتی افزایش و خواص مکانیکی کاهش یافت. تغییر در میزان آکریلونیتریل در نانوکامپوزیت های حاوی 1 درصد خاک رس، تغییری در مورفولوژی آن ها ایجاد نکرد اما به دلیل خارج شدن از ترکیب درصد آزئوتروپ، الگوی تجزیه ی حرارتی آن ها بر اساس tga، تغییر کرد. تغییر در میزان اصلاح کننده ی amps در نانوکامپوزیت های حاوی 1 درصد خاک رس، تغییری در مورفولوژی آن ها ایجاد نکرد اما در نانوکامپوزیت های حاوی 3 درصد خاک رس، با کاهش اصلاح کننده ی amps، مورفولوژی از حالت ورقه ورقه شده به جا داده شده تغییر کرد و به دنبال آن پایداری حرارتی افزایش و خواص مکانیکی کاهش یافت. همچنین نانوکامپوزیتی که با اختلاط لاتکس nbr خالص با 3 درصد وزنی خاک رس تهیه شد، مورفولوژی جا داده شده دارد و پایداری حرارتی آن نسبت به نانوکامپوزیت حاوی 3 درصد خاک رس که به روش پلیمریزاسیون امولسیونی فاقد امولسیفایر درجا تهیه شده، بهتر است ولی خواص مکانیکی آن کاهش یافت.

دراین تحقیق، نانو کامپوزیت های پلی متیل متاکریلات / خاک رس، حاوی درصد های وزنی مختلفی از خاک رس (براساس ماده معدنی موجود در ساختار آنها) به روش پلیمریزاسیون سوسپانسیونی درجا تهیه شدند. خاک های رس یکبار اصلاح شده مصرفی مشتمل بر خاک های رس کانیپیا تی(kt) و کانیپیا دی( kd ) بودند که به ترتیب توسط نمک های تری متیل اکتا دسیل آمونیوم برماید(tmo) و دی متیل دی اکتا دسیل آمونیوم برماید(dmo) که از نظر تعداد زنجیره آلکیلی موجود در ساختارشان با یکدیگر متفاوت هستند آلی شده اند. آزمون های پراش اشعه ایکس، گرماوزن سنجی و گرمایی دینامیکی - مکانیکی بر روی نانو کامپوزیت های تهیه شده انجام شد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس برای نمونه هایی با 3 % وزنی از خاک رس یکبار اصلاح شده نشان دادند که ساختار نانوکامپوزیت های تهیه شده از نوع میان لایه ای است . همچنین با افزایش درصد وزنی خاک رس یکبار اصلاح شده درون ماتریس پلیمری، پایداری حرارتی و خواص گرمایی دینامیکی - مکانیکی شامل مدول و دمای انتقال شیشه ای نمونه های نانوکامپوزیتی افزایش یافت.