چکیده تمام نما این پژوهش به ساخت کامپوزیت پلی پروپیلن/نانو کلی/تالک و بررسی خواص رئولوژیکی، مکانیکی و دینامیکی آن اختصاص دارد. در تهیه نمونه های کامپوزیتی از پلی پروپیلن همو پلیمر (pp)، پلی پروپیلن گرافت شده با مالئیک انیدرید (mapp) ، cloisite 15a و تالک استفاده گردید. برای بررسی تغییرات خواص آمیزه های هیبریدی (حاوی تالک و نانوکلی با هم)، سه نوع آمیزه مورد مطالعه قرار گرفت. این آمیزه ها عبارت بودند از: آمیزه پایه شامل pp و آمیزه pp/mapp، آمیزه حاوی تالک و آمیزه حاوی نانوکلی. همه آمیزه ها با استفاده از اکسترودر دو مارپیچه تهیه گردیدند. در تهیه آمیزه ها از مستربچ نانوکلی با mapp به نسبت 1:1 استفاده شد. نمونه سازی برای بررسی خواص از طریق اکسترودر تک مارپیچه انجام شد. آزمون waxd نشان داد که آمیزه حاوی 1 قسمت در 100 وزنی نانوکلی بیشترین افزایش فضای بین لایه ای نانوکلی را در بین آمیزه های حاوی نانوکلی دارد. افزایش میزان نانوکلی به 5 قسمت در 100 وزنی موجب کاهش فضای بین لایه ای گردید. بر اساس تصاویر tem توزیع و پراکنش نانو کلی و تالک در همه آمیزه ها مطلوب بود است اما بیشترین افزایش در فضای بین لایه ای نانوکلی مربوط به آمیزه هیبریدی حاوی 5 قسمت در 100 وزنی mapp ، 3 قسمت در 100 وزنی نانوکلی و 15 قسمت در 100 وزنی تالک است. در آزمون رئولوژی چهار عامل مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر نمودارهای g’، g”، ?* و ضریب اتلاف نسبت به فرکانس، وابستگی این مقادیر به فرکانس، تناسب رفتار الاستیک نسبت به ویسکوز و مقادیر نسبی g’، g”، ?* و ضریب اتلاف آمیزه ها نسبت به هم سنجیده شد. اثرگذاری نانوکلی در رفتار آمیزه هیبریدی حاوی 5 قسمت در 100 وزنی mapp ، 4 قسمت در 100 وزنی نانوکلی و 10 قسمت در 100 وزنی تالک بیشتر از دیگر آمیزه ها بود. بطور کلی رفتار آمیزه های حاوی نانوکلی الاستیک تر از رفتار آمیزه های فاقد نانو کلی بود. رفتار آمیزه های با 1 قسمت در 100 وزنی نانوکلی مغایر با اثرات مشاهده شده از آمیزه های حاوی نانوکلی و بیشتر تابع میزان تالک بود. در آزمون کشش آمیزه حاوی 5 قسمت در 100 وزنی mapp ، 4 قسمت در 100 وزنی نانوکلی و 10 قسمت در 100 وزنی تالک حاوی خواص بهتری نسبت به آمیزه های دیگر بود. در آزمون dmta آمیزه حاوی 5 قسمت در 100 وزنی mapp ، 4 قسمت در 100 وزنی نانوکلی و 10 قسمت در 100 وزنی تالک ضمن داشتن ضریب اتلاف کم از مدول ذخیره بیشتری نسبت به آمیزه های دیگر بر خوردار بود. آمیزه حاوی 5 قسمت در 100 وزنی mapp و 30 قسمت در 100 وزنی تالک بیشترین مدول ذخیره و بیشترین ضریب اتلاف را نشان داد. tg آمیزه ها از طریق رسم مشتق g’ نسبت به t برحسب t بدست آمد. آمیزه هیبریدی بیشترین کاهش را در tg از خود نشان دادند. همه این آزمون ها اثر هم افزایی و انحراف مثبت از قانون مخلوط ها را در آمیزه حاوی 5 قسمت در 100 وزنی mapp ، 4 قسمت در 100 وزنی نانوکلی و 10 قسمت در 100 وزنی تالک نشان می دهند. این پدیده محتملاً به دلیل اثر القاء برش (shear induced effect) بر زنجیر پلیمر و نفوذ آن به درون لایه های نانوکلی و افزایش فضای بین لایه ای و سرانجام ورقه ای شدن نانوکلی در آمیزه است.

در سال های اخیر پلی اتیلن شبکه ای شده در بسیاری از بخش های صنایع سیم و کابل به ماده ای بسیار پرکاربرد مبدل شده است. شبکه کردن پلی اتیلن را می توان به وسیله ی تشعشع، پخت پراکسیدی و یا فرآیند شیمیایی سیلان انجام داد. الزامات ایمنی در رابطه با رفتار پلیمرها در معرض حریق روز به روز شدیدتر و این در حالی است که افزودنی های ضد شعله مختلفی مانند افزودنی های هالوژن دار به دلیل اثرات مورد بحث یا ثابت شده آنها بر محیط زیست در حال خارج شدن از چرخه مصرف می باشند. رقابت شکل گرفته متشکل از توسعه ی ضد شعله های موثر ودوستدار محیط زیست برای مواد پلیمری می باشد. هدف اصلی این مطالعه بهبود مقاومت شعله ی پلی اتیلن شبکه ای شده به روش سیلانی با استفاده از افزودنی های ضد شعله به همراه نانوذرات و به دست آوردن فرمولاسیون مناسب برای تولید کابل های ضد شعله ی فاقد هالوژن بوده است. خواص فیزیکی، مکانیکی و ضدشعله ی نمونه های تولید شده توسط آزمون های مناسب بررسی شد. نتایج نشان می دهد جایگزینی مقدار کمی از منیزیم هیدروکساید با بورات روی تاثیر قابل ملاحظه ای بر بهبود خواص ضدشعله ی پلی اتیلن شبکه ای شده به روش سیلانی دارد. هم چنین با استفاده از مقادیر بسیار کوچک از نانوذرات در کنار ضدشعله های متداول می توان در سطوح پایین تری از مواد ضدشعله به خواص مناسب دست پیدا کرد.

در این تحقیق تولید نانوکامپوزیت چهار جزئی پلی اتیلن سنگین/پلی آمید6/کوپلیمر اتیلن وینیل الکل/نانوکلی به روش اختلاط در حالت مذاب و با هدف بهبود ناتراوایی در دستور کار قرار گرفت. با توجه به اینکه پلی اتیلن با هر سه جزء دیگر ناسازگار می باشد، از سیلانه کردن پلی اتیلن برای ایجاد سازگاری بین ماتریس و سایر اجزا استفاده شد. به این منظور از واکنش اکستروژنی در حضور وینیل تری متوکسی سیلان و آغازگر برای تولید پلی اتیلن سیلانه شده استفاده شده است. آزمون ftir، سنجش میزان شبکه ای شدن و شاخص جریان مذاب برای تشخیص موفقیت آمیز بودن واکنش سیلانی شدن و تعیین بهترین ترکیب و شرایط واکنش پیوند زنی به کار گرفته شده است. این محصول و همچنین پلی اتیلن اولیه سپس با مقادیر مشخص از هر کدام از اجزا یا ترکیبی از دو یا همه آنها در کامپاندر دومارپیچ همسوگرد در حالت مذاب مخلوط شده و آلیاژها و نانوکامپوزیتهای حاصل مورد مطالعه قرار گرفته اند. آزمونهای x-ray و tem برای سنجش میزان بازشدن لایه های نانوکلی و محل قرار گرفتن آنها، و عکس های sem برای مطالعه مورفولوژی بوجود آمده استفاده شده اند. آزمون رئومتر دینامیکی و dsc علاوه بر تعیین خصوصیات فرایندپذیری و حرارتی نمونه ها، امکان مطالعه جامع تر در ریزساختار آنها را فراهم نموده است. در نهایت خصوصیات مکانیکی، دمای تخریب حرارتی و نفوذپذیری نمونه ها در برابر اکسیژن و سیکلوهگزان به عنوان یک هیدروکربن غیرقطبی مشخص اندازه گیری شده و تغییرات ایجاد شده به ساختار هر نمونه مرتبط شده است. علاوه بر این تاثیر شبکه ای شدن نمونه های سیلانه شده در اثر قرار گرفتن در معرض رطوبت بر ریزساختار و سایر خواص نمونه ها نیز در نظر گرفته شده است. نتایج نشاندهنده موثر بودن ایجاد پیوندهای سیلانی برای سازگارسازی پلی اتیلن با هر دو پلیمر ناتراوای فاز پراکنده و همچنین ذرات نانوکلی می باشد. این مهم با بررسی تغییرات ایجاد شده در ریزساختار، خواص رئولوژی و سایر خواص اندازه گیری شده به اثبات رسیده است. آزمون آنیل کردن در این مرحله برای بررسی پایداری مورفولوژی بوجود آمده و تایید اثر سازگارکنندگی سیلانه کردن به کار گرفته شده است. این آزمون نشان می دهد که ساختار نمونه های تولید شده با پلی اتیلن سیلانه شده با زمان در دمای بالا تغییرات قابل توجهی نمی کند. مطالعه اثر حضور نانوکلی در آلیاژها نشان می دهد که این ذرات -بخصوص در نمونه های با ماتریس پلی اتیلن سیلانه شده- علاوه بر بهبود خواص حرارتی، مکانیکی و نفوذپذیری باعث تغییرات زیادی در ریزساختار آلیاژ حاصل و همچنین بهبود برهمکنش بین فازهای پلیمری می شوند. از سوی دیگر با توجه به اینکه شبکه ای شدن سیلانی در حالت جامد رخ می دهد، این عامل نه تنها باعث تغییر در ریزساختار آلیاژها نمی شود بلکه بهبود چشمگیری در خواص مکانیکی و ناتراوایی ایجاد خواهد کرد. در نهایت ضمن بررسی تاثیر همه عوامل و شرایط بر نفوذپذیری مشخص شده است که نانوکامپوزیت hdpe/pa6/evoh/nanoclay با ماتریس پلی اتیلن سیلانه شده همانند یک پلیمر ناتراوای دارای نرخ نفوذ بسیار پایین و با ساختار پایدار رفتار می کند و خواص حرارتی و مکانیکی خوبی از خود به نمایش می گذارد.

در این تحقیق، آلیاژ پلی پروپیلن و لاستیک اتیلن پروپیلن با استفاده از روش داخل راکتور برای بالا بردن میزان ضربه پذیری آن، در حین پلیمریزاسیون ساخته شد و برای بررسی اثر این روش، ساختار و خواص محصول به دست آمده مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه با تغییر شرایط پلیمریزاسیون، آلیاژهایی با ساختار متفاوت تهیه شد. در یک دسته از آلیاژها، زمان کوپلیمریزاسیون تغییر کرده و اثر این تغییرات بر خواص نهایی محصول مورد بررسی قرار گرفت و دسته دیگر آلیاژهایی بودند که به دلیل افزودن مقادیر متفاوتی از هیدروژن در مرحله هموپلیمریزاسیون، ماتریس متفاوتی داشتند. اثر دیگری که می توان آن را زیر مجموعه تغییرات ماتریس در نظر گرفت، وجود درصد بسیارکمی از کومونومر در ماتریس بود تا بتوان بر اساس آن، اثر وارد کردن عامل بی نظمی در ساختار ماتریس و در نهایت اثر آن بر خواص آلیاژ را بررسی کرد. برای تعیین ساختار آلیاژسنتزی از آنالیز حرارتی(dsc)، طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) و میکروسکوپ الکترونی (sem) استفاده شد. رفتار حرارتی، دینامیکی مکانیکی و همچنین خواص مکانیکی و مورفولوژی آلیاژ سنتزی نیز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای بررسی بیشتر ساختار و تاثیر آن بر رفتار نهایی آلیاژ، فاز پراکنده و ماتریس جدا شده و خواص ویسکوالاستیک همه نمونه ها و اجزا آنان با استفاده از رئومتر با صفحات موازی مورد ارزیابی قرار گرفت و با استفاده از مدل های پیشنهادی برای سازگاری اجزا آلیاژهای امتزاج ناپذیر، برهم کنش بین اجزا نمونه ها با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج آزمون ها نشان داد که فاز لاستیکی در نمونه های سنتزی در درصدهای پایین کوپلیمر از توزیع مناسبی برخوردار است. مقایسه نمونه هایی که با شرایط مختلف سنتز شده اند نشان داد با افزایش اتیلن در ساختار و به تبع آن افزایش میزان کوپلیمرهای غنی از اتیلن، علاوه بر ظهور پیک تبلور جدگانه برای این کوپلیمرهار محدوده دمایی 120 تا 130 درجه سانتی گراد، مورفولوژی نیز تغییر یافته و نواحی آمورف به صورت حلقوی اطراف کوپلیمرهای غنی از اتیلن را گرفته اند. تغییر مورفولوژی اثر مستقیم روی رفتار رئولوژیکی آلیاژ داشته و سبب بروز پدیده تسلیم برای آلیاژهای حاوی کوپلیمرهای بلاکی غنی از اتیلن شده است. در ادامه با استفاده از مدل های رئولوژیکی میزان تنش برهم کنش میان اجزا آلیاژ محاسبه شد و در مقایسه با نتایج آزمون کشش می توان گفت برای نمونه هایی که میزان تنش برهم کنش آن ها029/0، 039/0 و 066/0 است درصد کشش تا نقطه پارگی در آزمون کشش آنها به ترتیب 1260، 1130 و 250 است. از آنجایی که سطح زیر منحنی تنش کرنش، معیاری از میزان چقرمگی ماده است، اینطور نتیجه گیری شد که افزایش میزان سازگاری نواحی پراکنده سبب افزایش میزان چقرمگی ماده شده که همان هدف اصلی از آلیاژ کردن پلی پروپیلن است. همچنین بطو کیفی می توان گفت حضور کوپلیمرهای غنی از اتیلن سبب کاهش میزان مدول بین سطحی اجزا آلیاژ شده و این افت در رفتار کششی نمونه مشهود است. از آنجایی که همه نمونه ها در تست ضربه رفتاری نشکن از خود نشان دادند، از میزان کشش نمونه تا نقطه پارگی به عنوان معیاری برای مقایسه میزان چقرمگی آن ها استفاده شده است. بطور کلی نتایج نشان داد که رابطه خطی برای ارتباط میان زمان کوپلیمریزاسیون و همچنین هیدروژن و رفتار مکانیکی مطلوب وجود ندارد و تعیین کننده اصلی، ساختار و اجزایی است که در حین واکنش تشکیل می شود که می تواند بر میزان سازگاری اجزا و نهایتا خواص محصول موثر باشد.

در این پژوهش پلی آمید 6 گرید الیاف توسط عامل گسترش زنجیر آیزوفورن دی ایزوسیانات اصلاح گردید. در ادامه پلی آمید 6 گسترش زنجیر یافته در تهیه آمیخته ها ونانو کامپوزیت ها با آکریلونیتریل بوتادین استایرن با ترکیب درصد های مختلف توسط اکسترودر دو مارپیچه مورد استفاده قرار گرفت. همچنین اثر کوپلیمر اکریلاتی ethylene/n-butyl acrylate/carbon monoxide و نانورس اصلاح شده cloisite 30b بر ریز ساختار و خواص ریولوژیکی و مکانیکی آمیخته ها و نانو کامپوزیت ها بررسی شد. دراین بررسی ها ارتباطی مستقیم میان خواص و ریز ساختار آمیخته ها و نانوکامپوزیت ها بدست آمد. خواص مکانیکی و ریولوژیکی هر دو نوع آمیخته غنی از abs و غنی از pa6 مورد مطالعه قرار گرفت. تصاویر sem نشان داد که با افزودن سازگارکننده اکریلاتی متوسط عددی اندازه قطرات فاز پراکنده کاهش چشمگیری می یابد. علاوه بر این افزودن ذرات نانو به آمیخته ها سبب کاهش زیاد اندازه ذرات فاز پراکنده گردید.که دراین مورد افزایش مدول برشی دینامیکی مستقیما مربوط به کاهش اندازه ذرات می باشد. تصویر tem مربوط به نانوکامپوزیت غنی از pa6 اصلاح شده و حاوی phr 6 نانورس ساختار میان افزوده را نشان می دهد که با نتایج xrd کاملا همخوانی دارد. افزایش سازگارکننده سبب کاهش در مدول کششی و مقامت کششی در هر دو آمیخته غنی از abs و pa6 می شود. و افزودن نانو رس تا phr 4 سبب اثر تقویت کنندگی در خواص استحکام کششی آمیخته سازگار شده می شود

در تحقیق حاضر اثر همزمان عوامل اصلاح کننده، سازگارکننده و ذرات نانو بر روی آمیزه های پلی استر/ پلی اولفین مورد بررسی قرار گرفت. اصلاح خواص رئولوژیکی pet با استفاده از عامل گسترش دهنده زنجیر pmda به همراه عامل هم افزای پنتااریتریتول صورت پذیرفت. بدین منظور درصدهای مختلفی از عامل گسترش دهنده زنجیر به pet اضافه شد. pet اصلاخ شده دارای زنجیرهای شاخه ای و عاری از ساختار شبکه ای و ژل بود. مشاهده گردید که استفاده از 5/0 درصد وزنی از عامل گسترش دهنده زنجیر منجر به افزایش گرانروی ذاتی pet به میزان 2/0 و کاهش 12 واحدی شاخص رفتار مذاب آن شد. پس از انتخاب درصد مناسب عامل گسترش دهنده زنجیر، آمیزه های pet/ldpe در غیاب و حضور عوامل گسترش دهنده زنجیر و سازگارکننده و همچنین نانوکامپوزیت آن ها تهیه شد. اضافه شدن عامل سازه گارکننده موجب کاهش اندازه ذرات فاز پراکنده و بهبود خواص رئولوژیکی آمیزه ها گردید. رفتار حرارتی آمیزه ها به وسیله آزمون dsc مورد بررسی قرار گرفت، که مشخص گردید وجود ساختار شاخه ای در pet رفتار حرارتی کل آمیزه را تحت تاثیر خود قرار می دهد. واکنش گسترش زنجیر پراکنش ذرات نانورس در نانو کامپوزیت ها را تحت تاثیر قرار داده و موجب تغییر رفتار pet در برابر ذرات نانو با ماهیت قطبی گردید.

پلی پروپیلن با خواص فیزیکی، مکانیکی و گرمایی بسیار خوب کاربرد فراوانی در صنعت دارد، اما استحکام مذاب پایین این پلیمر کاربرد آن را محدود نموده است. راه حل رفع این مشکل شاخه دار نمودن پلی پروپیلن از طریق پرتودهی یا اصلاح شیمیایی می باشد. افزایش استحکام مذاب از طریق شاخه دار نمودن باعث پائین آمدن نرمی پلیمر می گردد، در مقابل پلی بوتن-1 از نرمی و استحکام مذاب بالاتری برخوردار است و آلیاژ پلی پروپیلن/پلی بوتن-1 نسبت به پلی پروپیلن خالص خواص بهتری دارد. لذا با توجه به بهبود خواصی که آلیاژ پلی پروپیلن/پلی بوتن-1 نسبت به تک تک اجزاء آلیاژ دارد و از طرف دیگر بهبود خواصی که بر اثر پرتودهی در تک تک این پلیمرها به تنهایی ایجاد می شود، بررسی خواص آلیاژ پلی پروپیلن/پلی بوتن-1 پرتودهی شده بوسیله پرتوهای الکترونی خصوصاً بررسی اثر پلی بوتن-1 بر خواص پلی پروپیلن شاخه دار مفید خواهد بود. لذا در این پروژه ابتدا آلیاژ این دو پلیمر در ترکیب درصدهای 10، 20، 40 و 60 از دو نوع پلی بوتن-1 با ویسکوزیته های مختلف تهیه و رئولوژی، مورفولوژی و خواص آنها بررسی و درنهایت آلیاژ حاوی 10 و 20 درصد وزنی پلی بوتن-1 با ویسکوزیته نزدیک پلی پروپیلن برای پرتودهی انتخاب شدند. در ادامه این دو ترکیب درصد آلیاژ در حضور مقادیر 5/0، 75/0 و 25/1 درصد وزنی از عامل شبکه ای کننده تری متیلول پروپان تری متاکریلات (tmptma) و در حضور و عدم حضور کمک افزودنی تترا متیل تیورام دی سولفاید (tmtd) (حذف کننده رادیکالهای آزاد اضافی) تهیه و در شرایط مناسب، تحت تابش پرتوهای الکترونی با شدتهای (kgy 5/12، 25، 50، 75، 100) قرار گرفتند. نتایج بررسیهای انجام شده توسط آزمونهای رئولوژی برشی، رئولوژی کششی، آزمونهای حرارتی و خواص مکانیکی، ایجاد شاخه های بلند را در ساختار آلیاژ pp/pb تائید نموده است. شاخه های ایجاد شده ناشی از واکنش ماکرورادیکالها در هر جزء به تنهایی بوده و هیچکدام از اجزاء وارد ساختار دیگری نشده اند. همچنین ثابت گردید که پلی بوتن-1 به عنوان موبیلایزر عمل کرده و با تسریع تحرک زنجیره ماکرورادیکالها، تخریب پلی پروپیلن را کاهش می دهد. میزان بهینه پلی بوتن-1 برای دستیابی به بهترین نتایج 10% وزنی می باشد. بررسی خواص مکانیکی آلیاژها نیز بهبود خواص خزش و نرمی آلیاژها را نشان می دهد. درنهایت با نتایج حاصل از این پروژه می توان روشی جدید و مناسب جهت رفع مشکل خزش و نرمی پلی پروپیلن شاخه دار ارائه نمود.

پلی پروپیلن پلیمری است که دارای خواص مکانیکی و فیزیکی بسیار خوب به همراه قیمت پایین است. اما یکی از ضعف های این پلیمر استحکام مذاب پایین است که کاربرد آن را برای بسیاری از فرآیندهای شکل دهی مثل ترموفرمینگ و روزن رانی فوم محدود می سازد. روش های بسیاری برای افزایش استحکام مذاب در پروپیلن وحود دارد که در این میان افزودن شاخه های بلند به زنجیر اصلی با استفاده از اشعه الکترونی یکی از بهترین روش ها است. مقدار شاخه های تشکیل شده در این روش به شرایط پرتودهی مثل محیط پرتودهی و دور تابش بستگی دارند. در بعضی از تحقیقات انجام شده بر روی زیست سازگاری پلیمرهای گزارش شده است که تغییر در تحرکات مولکولی زنجیر مثل شبکه ای شدن، می تواند بر زیست سازگاری این مواد اثر بگذارد. در این پروژه زنجیرهای شاخه ای با استفاده از اشعه الکترونی، نه تنها برای بهبود استحکام مذاب بلکه به منظور بررسی اثر شاخه ای شدن بر روی زیست سازگاری، به زنجیرهای خطی پلی پروپیلن افزوده شده اند، یک نمونه پلی پروپیلن خطی به عنوان نمونه اولیه توسط یک نوع شتاب دهنده الکترون پر قدرت تحت تابش قرار گرفته است. تغییرات به وجود آمده در خواص فیزیکی نمونه های پرتودهی شده با استفاده از روش های شناسایی شامل تحلیل حرارتی، تعیین محتوای ژل، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه و کشش سطحی و زاوی تماس مورد بررسی قرار گرفته است. جهت پی بردن به تغییرات ساختاری در نمونه های پرتودهی شده خواص گرانروکشسان خطی با استفاده از ریولوژی برشی مورد بحث قرار گرفته است. خواص کششی مذاب نمونه ها نیز برای شناسایی شاخه ها و اثر آن ها بر استحکام مذاب بررسی شده اند. در نهایت از روش های کشت سلولی برون تنی (in vitro) به منظور ارزیابی زیست سازگاری نمونه های پرتودهی شده استفاده شده است. سلول های فیبروبلاست بر روی نمونه ها کشت داده شده و تصاویر به دست آمده از رشد سلول ها با استفاده از میکروسکوپ نوری بعد از دو روز با یک نرم افزار کامپیوتری مورد تحلیل قرار گرفته اند و رابطه بین ساختار زنجیر نمونه ها با زیست سازگار بیان شده است.

در این پروژه عوامل موثر بر کوپلیمریزاسیون اتیلن و نوربورنن توسط کاتالیست متالوسن پلدار مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از دو سامانه کاتالیستی متیلآلومینوکسان و تریایزوبوتیل آلومینیوم استفاده شد. همچنین اثر اضافه کردن ترکیب پنتافلوئوروفنل به عنوان بهبود دهنده فعالیت کاتالیست مورد بررسی قرار گرفت. با انجام آزمایشات اولیه پارامترهای دما، غلظت کومونومر در خوراک، نسبت کمک کاتالیست به کاتالیست و نسبت کمک کاتالیست به بهبود دهنده به عنوان پارامترهای که از جمله روشهای box-behnken تاثیرگذار در نظر گرفته شد. از یکی از روشهای موثر طراحی آزمون به نام روش 1 است، استفاده گردید. براساس طراحی صورت گرفته فعالیت کاتالیست برحسب کاتالیست مصرفی f(0 rsm) سطح پاسخ محاسبه و یک مدل تجربی که بیانگر ارتباط پارامترهای فرایندی با فعالیت بود، ارائه شد. همچنین کوپلیمریزاسیون اتیلن و به منظور بررسی اثر افزایش کومونومر و حضور ترکیب بهبود دهنده در نسبتهای پایین mao نوربورنن با کمک کاتالیست نوربورنن به اتیلن در خوراک صورت گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از ترکیب بهبود دهنده سبب افزایش فعالیت واکنش کوپلیمریزاسیون برای هردو سامانه کمک کاتالیستی میشود. در مورد کوپلیمریزاسیون با متیلآلومینوکسان افزایش چشمگیر فعالیت در نسبتهای پایین نوربورنن در خوراک با افزایش میزان کومونومر در خوراک مشاهده شد. و آزمونهای فیزیکی-دینامیکی (رئولوژی و (tga و dsc) برای بررسی کوپلیمرهای سنتز شده از آزمونهای حرارتی استفاده شد. ورود کومونومر به زنجیره و اثر افزایش آن در خوراک توسط تستهای حرارتی و فیزیکی- دینامیکی (dmta بررسی شد. نتایج حاصل از آزمون وزنسنجی گرمایی نشان داد بازده کوپلیمریزاسیون برای سامانه کمک کاتالیستی تری- ایزوبوتیل آلومینیوم بسیار پایین است. همچنین سینتیک تخریب برای نمونههای سنتزی با متیلآلومینوکسان بررسی شد.

هدف از این تحقیق ، تهیه و بررسی خواص آلیاژهای برپایه pa6/abs/com پر شده با نانوکلی در حضور pa6,6 بعنوان جزء سوم و نیز بررسی ارتباط ساختار با خواص آنها است. از اینرو بررسی خواص از یک سو و ارتباط ساختار با خواص آن از سوی دیگر مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در اجرای این پروژه، از نانوکلی بعنوان یک پرکننده تقویتی، از سازگار کننده برای سازگارسازی اجزاء و از pa6,6 برای افزایش خواص مکانیکی استفاده گردید. بر طبق آن اثر افزایش هر کدام از پارامترهای مذکور برروی خواص مورفولوژیکی، رفتار رئولوژیکی و خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. شعاع متوسط عددی (dn) و شعاع متوسط حجمی (dv) فاز پراکنده با افزایش مقدار نانوکلی و سازگارکننده کاهش یافته و شاخص پراکندگی (d) نیز به سمت واحد میل می کند. به گونه ای که در آلیاژ با ترکیب درصد 5/35/60 با افزایش مقدار 3% سازگارکننده (در مجموع 8% سازگارکننده)، مورفولوژی از قطره-ماتریس به مورفولوژی تقریباً بهم پیوسته تغییر می یابد. این در حالیست که در نمونه 2/5/35/60 مورفولوژی بطور کامل بهم پیوسته است. می توان نتیجه گرفت که تاثیر سازگارکنندگی 2% نانوکلی از 3% سازگارکننده بیشتر است. نتایج حاصل از saxs و تصاویر tem در کنار یکدیگر میزان اینترکلیشن و اکسفولیشن صفحات سیلیکات نانوکلی را بطور کامل تایید می کنند. با افزایش مقدار نانوکلی، در فرکانس های پایین حدود 100 برابر افزایش می یابد، در حالیکه تغییر چندانی نمی کند. این بدان معناست که اکسفولیشن و اینترکلیشن نانوکلی بیشتر در فاز pa6 رخ می دهد. بنابراین نسبت ویسکوزیته فاز پراکنده به فاز ماتریس کاهش یافته و همچنین با توجه به اثر سازگارکنندگی نانوکلی، ذرات abs ریزتر می گردند. نتایج حاصل از آن با داده های انرژی-های بین سطحی و ضریب خیس شوندگی نیز مطابقت دارد. با در نظر گرفتن اثر نانوکلی بر مدل پالیرنی نمی تواند رفتار رئولوژیکی این آلیاژها را بطور کامل توجیه نماید، اما اعداد حاصل از مدل بوسمینا برای هر دو نمونه pa6/abs/com/clay با ترکیب درصد 0/5/15/80 و 6/5/15/80 با یافته های تجربی در فرکانس های پایین مطابقت دارد. برای آلیاژ 0/5/15/80 مقدار ? از مدل بوسمینا، mn/m 364/0 و برای نانوکامپوزیت آن با 6% وزنی نانوکلی، mn/m 015/0 بدست می آید. نتایج رئولوژیکی نیز تایید می کنند که با افزایش مقدار درصد فاز abs، سازگارکننده، نانوکلی و pa6,6 در فرکانس های پایین، ?* و g افزایش می یابند. در این فرکانس ها g رفتار شبه جامد و ?* نیز رفتار تسلیم را نشان می دهد و افزایش این پارامترها در فرکانس های پایین نیز موید تغییر ساختار مورفولوژیکی می باشد. شیب منحنی خزش با زمان در زمان های طولانی (ناحیه تعادلی) بطور چشمگیر با افزایش نانوکلی و سازگارکننده کاهش می یابد و شیب کمتر نیز نشانگر ویسکوزیته بالاتر است. با افزودن نانوکلی و سازگارکننده، درصد الاستیسیتی افزایش می یابد. داده های آسودگی تنش این آلیاژها در زمان های بسیار طولانی، رفتار شبه جامد نشان می دهند. با افزایش 2، 4 و 6% وزنی نانوکلی به آلیاژهای pa6/abs/com، رفتار شبه جامد در ناحیه انتهایی (زمان های طولانی) مشاهده می گردد. بطوریکه در 6% وزنی نانوکلی، منحنی آسودگی تنش در زمان های کوتاه تا زمان های طولانی پلاتو می شود. دامنه overshoot با افزایش مقدار نانوکلی، افزایش می یابد. به گونه ای که در نرخ برشی 1-s 01/0، حتی در حضور نانوکلی هم هیچگونه overshootی مشاهده نمی شود. در صورتیکه در نرخ برشی 1-s 1 یک overshoot ظاهر می شود که دامنه آن با افزایش مقدار نانوکلی افزایش می یابد. این بدان معناست که نرخ برشی و نانوکلی منجر به غیرخطی شدن رفتار و تغییر مورفولوژی می شوند. همچنین با افزایش 2، 4 و 6% وزنی نانوکلی و 20، 40، و 60% وزنی pa6,6 به آلیاژهای برپایه pa6/abs/comمدول و تنش تسلیم روند صعودی دارند در صورتیکه کرنش در نقطه شکست کاهش نشان می دهد.

پلی پروپیلن با خواص فیزیکی مکانیکی و گرمایی بسیار خوب کاربرد فراوانی در صنعت دارد. اما استحکام مذاب پایین این پلیمر کاربرد آنرا محدود کرده است. راه حل رفع این مشکل شاخه دار نمودن پلی پروپیلن از طریق پرتودهی یا اصلاح شیمیایی می‏باشد. در مقابل پلی بوتن-1 از نرمی و استحکام مذاب بالاتری برخوردار است. آلیاژ پلی پروپیلن/ پلی بوتن-1 نسبت به پلی-پروپیلن خالص خواص خزشی بهتری دارد. لذا با توجه به بهبود خواص آلیاژ پلی پروپیلن/ پلی بوتن-1 نسبت به تک تک اجزا آلیاژ، و از طرف دیگر بهبود خواصی که با شاخه دار شدن دراین آلیاژ بوجودمی آید، بررسی خواص این آلیاژ خصوصا بررسی اثر پلی بوتن-1بر رفتار شاخه‏ای شدن و همچنین خواص پلی پروپیلن مفید خواهد بود. در این پروژه پلی پروپیلن شاخه دار شده و آلیاژ های با 10 و 20 درصد وزنی پلی بوتن-1 شاخه دار شده در حضور 0/03، 0/05، 0/07، 0/1درصد وزنی دی کیومیل پراکسید ( dcp) و 0/6، 1، 1/5، 2 درصد وزنی از عامل شاخه دار کننده تری‏متیلول‏پروپان تری متاکریلات ( tmptma) و ppm600 آنتی اکسیدان ایرگانوکس 1010 توسط فرایند اکستروژن واکنشی تهیه شده است. نتایج بررسی های انجام شده توسط آزمون های ریولوژی برشی و ریولوژی کششی، ایجاد شاخه های بلند در ساختار آلیاژpp/pb-1 را تائید نموده است. با توجه به تصاویر حاصله از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مشاهده شد که پس از اصلاح آلیاژها مورفولوژی از حالت قطره-‏ ماتریس به سمت حالت پیوسته تغییر حالت می دهد و در طی فرایند شاخه دار شدن در حالت مذاب اجزا وارد ساختار یکدیگر می شوند. بهترین نتایج برای نمونه های حاوی 5/1 درصد tmptma، 0/07 درصد dcp بدست آمد و حضور آنتی‏اکسیدان بطور مطلوبی روی خواص تاثیر گذار بود.در این پروژه پلی‏پروپیلن و پلی‏بوتن-1 در حضور هم و به طور همزمان در طی یک فرایند اکستروژن واکنشی در حالت مذاب شاخه‎دار شده‏اند و خواص آنها با پلی پروپیلن خالص شاخه‏دار شده مقایسه گردید. بررسی‏های بعمل آمده موید خواص ریولوژیکی مطلوب این آلیاژ شاخه‏دار شده می‏باشد. در نهایت با توجه به نتایج بدست آمده از این پروژه می توان روشی جدید و مناسب جهت رفع مشکل خزش و استحکام مذاب پلی پروپیلن خطی و نرمی پایین پلی پروپیلن شاخه ای ارائه نمود.

در این پروژه پلی پروپیلن شاخه دار شده و آلیاژ های با 10 و 20 درصد وزنی پلی بوتن-1 شاخه دار شده در حضور 03/0، 05/0، 07/0، 1/0 درصد وزنی دی کیومیل پراکسید (dcp) و 6/0، 1، 5/1، 2 درصد وزنی از عامل شاخه دار کننده تری‏متیلول‏پروپان تری متاکریلات (tmptma) و ppm600 آنتی اکسیدان ایرگانوکس 1010 توسط فرایند اکستروژن واکنشی تهیه شده است. به همین ترتیب برای بررسی اثر تعداد و طول شاخه های ایجاد شده در حالت مذاب و مقایسه آن با حالت جامد، پلی پروپیلن شاخه دار شده و آلیاژ های با 10 و 20 درصد وزنی پلی بوتن-1 شاخه دار شده در حضور 5/0 و 75/0 درصد وزنی از tmptma و 03/0 درصد وزنی تترامتیل تیورام دی سولفاید (tmtd) در دوزهای پرتودهی kgy 5/12، 25، 50، 75 و 100 توسط پرتوهای الکترونی آماده شدند. نتایج بررسی های انجام شده توسط آزمون های رئولوژی برشی و رئولوژی کششی، ایجاد شاخه های بلند در ساختار آلیاژpp/pb-1 را تائید نموده است. با توجه به تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مشاهده شد که در حالت مذاب پس از اصلاح آلیاژها مورفولوژی از حالت قطره-‏ ماتریس به سمت حالت پیوسته تغییر حالت می دهد و در طی فرایند شاخه دار شدن اجزا وارد ساختار یکدیگر می شوند. از طرف دیگر در حالت جامد پرتودهی بر مورفولوژی آلیاژها تاثیری نداشته و اندازه و تعداد ذرات تقریبا یکسان باقی می مانند. بهترین نتایج در حالت مذاب برای نمونه های حاوی 5/1 درصد وزنی tmptma، 07/0 درصد dcp بدست آمد و حضور آنتی‏اکسیدان بطور مطلوبی روی خواص تاثیر گذار بود. در حالت جامد نیز نمونه های حاوی 75/0 درصد وزنی tmptma در دوز پرتودهی kgy 5/12 بالاترین بازده شاخه ای شدن را نشان دادند. بررسی‏های بعمل آمده موید خواص رئولوژیکی مطلوب این آلیاژ شاخه‏دار شده می‏باشد. در نهایت با توجه به نتایج بدست آمده از این پروژه می توان گفت تعداد و طول شاخه های ایجاد شده در آلیاژهای اصلاح شده با فرایند اکستروژن واکنشی نسبت به فرایند شاخه دار شدن در حالت جامد بیشتر می باشد.

پلی پروپیلن پلیمری نام آشنا از خانواده پلی الفین ها ست که که از سال 1954 به بازار معرفی گردید بدلیل خواص فیزیکی؛ مکانیکی،مقاومت شیمیایی خوب و از همه مهم تر قیمت مناسب توانست جایگاه مناسبی را برای خود ایجاد کند و در صنایع مختلفی مانند خودرو، اسباب بازی،بسته بندی، لوازم خانگی و... مورد استفاده قرار گیرد. اما در کنار همه ی این ویژگی ها به دلیل نداشتن مقاومت ضربه در نزدیک ناحیه انتقال شیشه ای، خنثی بودن ساختار و نداشتن گروه های قطبی در ساختار خود از سازگاری مناسبی بامواد دارای انرژی سطحی بالا برخوردار نمی باشد لذا تغییر شیمی سطح پلیمر می تواند قابلیت هایی مانند رنگ پذیری، چسبندگی و آلیاژ با دیگر پلیمرهای مهندسی را به ارمغان آورد. از بین روش های موجود برای اصلاح پلی الفین ها عامل دار نمودن آنها از طریق ایجاد رادیکال آزاد و پیوند گروه های قطبی به زنجیر پلیمر می باشد. در این مطالعه پلی پروپیلن در حالت جامد و مذاب با منومرهای قطبی اصلاح گردید. مخلوط 50/50 وزنی از منومرهای 2اتیل هگزیل اکریلات و اکریلیک اسید روی پودر پلی پروپیلن در حضور مقادیر مختلف aibn در دمای 60 درجه سانتی گرادکوپلیمر گردیدند. آلیاژسازی وپیوند نمودن این کوپلیمر اکریلاتی به پلی پروپیلن درون اکسترودر دومارپیچ در حضور درصدهای مختلف از پراکسید انجام گرفت. از تست ftir برای اندازه گیری درصد پیوند و sem برای بررسی توزیع فاز اکریلاتی درون ماتریس پلی پروپیلن استفاده شد و خواص رئولوژیکی این سیستم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش درصد اکریلات، آغازگر و پراکسید هرسه باعث افزایش درصد پیوند شدند.و بیشترین درصد پیوند برای حالتی بود که از 04/0 درصد از پراکسید استفاده شد. همچنین مشاهده شد کوپلیمر اکریلاتی توزیع مناسبی درون ماتریس پلی پروپیلن دارد.

پایان نامه حاضر به بررسی نقش برهم کنش بین سطحی در تشکیل و توسعه مورفولوژی، رئولوژی، خواص حرارتی، ساختمان مولکولی و خواص مکانیکی آلیاژهای ساخته شده در درون راکتور با استفاده از روش کوپلیمریزاسیون متناوب و چند مرحله ای می پردازد. در این رابطه با شبیه سازی این روش پلیمریزاسیون در آزمایشگاه موفق به تغییر در اندازه فاز پراکنده و بعبارت دیگر تغییر در مورفولوژی شدیم و این پدیده با مشاهده توسط میکروسکوپ الکترونی (sem) مورد ارزیابی کیفی و کمی قرار گرفت. با استفاده از آنالیز (gpc) ساختمان مولکولی فازهای پراکنده و ماتریس مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت و بر این اساس تاثیر تناوب در زمان کوپلیمریزاسیون بر روی مشخصات ساختمانی این آلیاژها بررسی گردید. با استفاده از آنالیز حرارتی (dsc) تاثیر تغییر در تعداد دفعات سوئیچ بر مشخصات حرارتی نمونه ها مانند دمای ذوب و حجم بلورینگی بررسی شد. خواص ویسکوالاستیک خطی آلیاژهای ساخته شده در درون راکتور با استفاده از دستگاه اسپکتروسکوپی رئومتری مکانیکی بررسی شد. بر اساس این نتایج کشش بین سطحی نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفت و نهایتا ارتباط مورفولوژی و رئولوژی در این نوع آلیاژها مطالعه گردید و میزان تغییر در کشش سطحی مورد محاسبه قرار گرفت. آنالیز کربن نوع سوم (nmr) تاییدی بود بر نتایج حاصل از آزمایشات رئولوژیکی و حرارتی مبنی بر افزایش کشش سطحی و درهم رفتگی بین مولکولی بیشتر ، بدلیل افزایش تعداد دفعات سوئیچ و در نهایت آزمایشات مکانیکی مانند مقاومت در مقابل ضربه و بررسی مدول خمشی نمونه ها تاثیر افزایش دفعات سوئیچ و خواص مکانیکی را روشن نمود. مجموعه نتایج نشان می دهد که با افزایش دفعات تناوب در زمان کوپلیمریزاسیون و یا به عبارتی دفعات سوئیچ و ریزتر شدن اندازه ذرات، بدون آنکه در ساختمان مولکولی ماده تغییری ایجاد شود بدلیل افزایش میزان هم بلورینگی مشترک در سطح مشترک ماتریس و فاز پراکنده و میزان گره خوردگی در این ناحیه، چسبندگی بین سطحی افزایش می یابد و این عامل باعث بالاتر رفتن خواصی نظیر مقاومت در مقابل ضربه و مدول خمشی در نمونه ها می گردد. از طرف دیگر با استفاده از آنالیزهای رئولوژیکی تغییرات کشش بین سطحی در نمونه های دارای ذرات ریزتر و با تعداد دفعات سوئیچ بیشتر دارد. همچنین با استفاده از بررسی های رئولوژیکی تاثیر افزایش درجه حرارت بر خواص این آلیاژها بررسی گردید و مشخص شد در درجه حرارت 230 درجه سانتیگراد به بالا پدیده انعقاد ذرات فاز پراکنده رخ می دهد. در این پروژه سعی شد به صورت همزمان تمامی عملیات فوق بر روی دو نمونه صنعتی نیز به منظور بررسی هر چه بهتر و بیشتر ارتباط متقابل بین رئولوژی و مورفولوژی و در نتیجه کشش سطحی بین دو فاز در این آلیاژها انجام شود. این دو نمونه علیرغم استفاده از دو کاتالیست متقاوت ، مورفولوژی یکسانی را از خود نشان می دادند. این موضوع زمینه را برای بررسی ساختمانی (gpc)، حرارتی (dsc) ، رئولوژیکی و مکانیکی فراهم ساخت. همچنین تلاش گردید تا با فرایند جداسازی اجزا تشکیل دهنده این آلیاژ از هم جدا شده و مورد بررسی رئولوژیکی با استفاده از دستگاه رئومتر مکانیکی قرار بگیرد. نتایج نشان دهنده آن بود که دو آلیاژ ساخته شده در درون راکتور با مورفولوژی یکسان و ساختمان مولکولی یکسان دارای خواص مقاومت در مقابل ضربه متقاوتی می باشند، که این امر ناشی از چسبندگی بین سطحی ضعیف در بین دو فاز می باشد. مطالعات رئولوژیکی نشان از تفاوت فاحش در میزان مدول آلیاژها خصوصا در فرکانس های پایین علیرغم یکسان بودن ساختمان مولکولی اجزا آلیاژ و همچنین درصد فاز پراکنده در هر دو نمونه می باشد. مطالعه رئولوژیکی هر فاز به تنهایی نشان داد که خواص رئولوژیکی فاز پراکنده تاثیر مستقیم و بسیار زیادی بر روی خواص نهائی آلیاژ می گذارد.