تهیه و بررسی خواص آمیزه پلیمری abs/pa6 به روش پلیمریزاسیون و سازگاری درجا

در این پژوهش روش جدیدی به نام پلیمر شدن و سازگاری درجا جهت تهیه آلیاژهای abs/pa6 مورد استفاده قرار گرفته است. در این روش مونومر pa6 (کاپرولاکتام) در حضور abs پلیمریزه می شود. اجزای اصلی واکنش عبارتند از مونومر (کاپرولاکتام)، کاتالیست (کاپرولاکتامات سدیم)، میکرو فعال کننده هگزا متیلن دی ایزوسیانات (hdi) و ماکرو فعال کننده استایرن مالئیک انیدرید (sma). در این تحقیق، ترکیب درصد abs/caprolactam و غلظتهای فعال کننده ماکرو و میکرو به عنوان پارامترهای متغیر در نظر گرفته شدند. همچنین جهت مقایسه این روش با روش معمول آمیزه سازی در اکسترودر، نمونه هایی با ترکیب درصد مشابه حاوی سازگارکننده در اکسترودر تهیه شدند. در ابتدا، تاثیر sma بر روی پلیمریزاسیون آنیونی کاپرولاکتام بررسی شد. pa6 در سه غلظت مختلف از hdi و سه غلظت sma در دمای °c 200 در مخلوط کن داخلی تهیه شد. سپس، تغییرات گشتاور پلیمر شدن مقایسه شد. با افزایش مقدار hdi زمان واکنش کاهش و سرعت واکنش افزایش پیدا کرد. در کمترین مقدار hdi، sma تاثیرات مشابهی با hdi بر زمان و سرعت واکنش داشت. درصد تبدیل مونومر با بالارفتن مقدار هر دو فعال کننده افزایش نشان داد. در جداسازی توسط حلال، نمونه ها شکلهای مختلفی پیدا کردند. نمونه های فاقد sma محلولهای شفاف و یکنواختی را به وجود آوردند، درحالیکه نمونه های دارای sma محلولهای کدری ایجاد کردند که در قسمتی حالت سوسپانسیون داشت. فقط مقدار کمی از sma در سطح این محلولها بصورت حل نشده باقی مانده بود که نشاندهنده شرکت این ماده در واکنش بود. بعلاوه، نمونه های دارای sma تنها یک دمای انتقال شیشه ای (tg) مربوط به pa6 را نشان دادند که بالاتر از دمای tg مشاهده شده در نمونه های فاقد sma بود که می تواند نشاندهنده تشکیل کوپلیمر sma-pa6 با tg بالاتر باشد. بعد از مشخص شدن تاثیر مطلوب sma به عنوان فعال کننده در تهیه آنیونی pa6، آلیاژهای abs/pa6 در سه ترکیب درصد (25/75، 50/50 و 75/25) و غلظتهای مختلف hdi (phc 4 و 2) و sma(phc 6 و 3 و 0) در مخلوط کن داخلی (در دمای °c 200) به روش پلیمریزاسیون و سازگاری درجا تهیه شدند. به منظور مطالعه این آلیاژها، گشتاور اختلاط، درصد تبدیل مونومر، جداسازی توسط حلال، مورفولوژی، جابجایی دماهای tg و تغییرات بلورینگی فاز pa6 بررسی شد. تغییرات گشتاور اختلاط در این نمونه ها نشان داد که abs مقداری تاثیر محدودکننده بر روی فرایند پلیمریزاسیون دارد. تاثیر sma و hdi مشابه با قسمت قبل (pa6 خالص) بود. درصد تبدیل مونومر با بالا رفتن مقدار کاپرولاکتام و غلظت فعال کننده ها افزایش نشان داد. در جداسازی توسط اسید فرمیک، بخش حل نشده ای در سطح محلول موجود بود. مطالعات ftir نشان داد این قسمت حاوی abs بوده و sma علیرغم حل نشدن در اسید فرمیک در بخش محلول قرار داشت که نشاندهنده تغییرات شیمیایی در ساختار sma است که احتمال می رود مربوط به تشکیل کوپلیمر sma-pa6 باشد. مورفولوژی آلیاژها با هم متفاوت بود. در نمونه های دارای ساختار پراکنده اندازه ذرات پراکنده با افزایش مقدار sma کاهش پیدا کرد. همچنین تاثیر sma در مقدار کمتر hdi مشهودتر بود که احتمالا مربوط به مسئله رقابت بین فعال کننده ها می باشد. در برخی از نمونه ها ذرات ریزتر از nm 100 دیده شد. مشاهده قابل توجه در تصاویر sem آن بود که آلیاژهای تهیه شده به روش پلیمریزاسیون و سازگاری درجا دارای ذرات ریزتر از آلیاژهای تهیه شده به روش آمیزه سازی در اکسترودر بودند. حتی نمونه های سازگارنشده تهیه شده به روش درجا در قیاس با نمونه های سازگار به روش آمیزه سازی دارای ذرات پراکنده کوچکتری بودند. تغییرات در دماهای tg مربوط به هر دو فاز abs و pa6 نتایج قابل توجهی در بر داشت. درحالیکه تغییرات tg در روش آمیزه سازی در اکسترودر در حدود °c 3 بود، تغییرات tg در روش پلیمریزاسیون و سازگاری درجا °c 30-5 به دست آمد که نشاندهنده برتری روش پلیمریزاسیون و سازگاری درجا بود. ساختار بلورینگی pa6 توسط آزمونهای dcs و xrd بررسی شد که متاثر از ترکیب درصد آلیاژ و غلظت مواد فعال کننده بود. در نمونه های دارای pa6 بیشتر فقط بلورهای ? دیده شدند. با افزایش مقدار abs، بلورهای نوع ? پدید آمد و در 75 درصد abs فقط بلورهای ? وجود داشتند. درصد بلورینگی با افزایش abs کاهش پیدا کرد. کلیه نتایج حاکی از آن بود که روش پلیمریزاسیون و سازگاری درجا می تواند به عنوان روش کارآمد در تهیه آلیاژهای abs/pa6 مدنظر قرار گیرد.