تهیه پوشش های نفوذناپذیر از نانوکامپوزیت های پایه آبی اکریلیک حاوی نانورس به روش پلیمرشدن مینی امولسیونی (سنتز، خواص و سینتیک)

نانوکامپوزیتهای پلیمر با ساختار لایه ای و یا ورقه ای ذرات رس، بدلیل نسبت منظر زیاد ذرات رس از خود خواص برجسته ای نظیر خواص فیزیکی، مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی و بخصوص نفوذناپذیری در مقابل مایعات، گازها و یا بخار آب نشان داده اند که این امر موجب افزایش روز بروز کاربردهای این دسته از نانوکامپوزیت های پلیمر شده است. از کاربردهای ویژه این گونه مواد می توان به پوشش های نفوذناپذیر اشاره کرد که در صنایع بسته بندی، کاغذسازی و یا چسب مورد توجه قرار می گیرد بطوری که پس از پوشش دهی بر روی کاغذ و یا هر زیرآیند دیگر باعث بهبود خاصیت نفوذناپذیری زیرآیند می شوند بدون اینکه خواص دیگر آن فدا شود و در نتیجه مشکل های متعدد در صنایع نامبرده را تا حد مطلوبی برطرف می سازد. کپسول کردن نانوذرات رس درون لاتکس منجر به توزیع بهتر ذرات رس با ساختار لایه ای یا ورقه ای درون بستر پلیمر می گردد. در این میان لاتکس های پایه آبی پلیمری بدلایل زیست محیطی و همچنین روش فرآیندی آسانتر، مورد توجه بسیاری از صنایع واقع شده اند. در این پایان نامه دکتری، از روش پلیمرشدن مینی امولسیون برای کپسول کردن صفحات ذرات نانو رسcloisite 30b درون لاتکس پلی(استایرن-کو-بیوتیل اکریلات) استفاده شد. فعالیت های انجام شده در این پروژه به شرح زیر می باشد: در مرحله اول مینی امولسیونها با توزیع و پخش مناسب ذرات نانورس درون مخلوط مونومرها (استایرن و بیوتیل اکریلات) در حضور عوامل فعال کننده سطحی سدیم دودسیل سولفات (sds) و span 80 و کمک پایدارکننده هگزادکان (hd) توسط اعمال امواج مافوق صوتی دستگاه صوت دهی تهیه شد. مشاهده شد پایداری مینی امولسیون و لاتکس بستگی به چگونگی مراحل مخلوط سازی فاز آبی و فاز آلی، مدت و توان صوت دهی و بخصوص به نوع و مقدار مواد فعال کننده سطحی دارد. تجزیه و تحلیل و شناسایی نانوکامپوزیتها با استفاده از روش های گوناگون نظیر طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، تفرق اشعه ایکس در زوایای کوچک و بزرگ، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، توزیع اندازه ذرات و اندازه گیری بار سطحی زتا انجام گرفت. این نتایج حاکی از ساختار کپسول دارشده (با راندمان بیش از 72%) از صفحات کاملا ورقه ای نانورس بود. مطالعات مورفولوژیکی نیز ساختار کروی هسته-پوسته را تأیید کرد و اثری از قرار گرفتن صفحات ذرات رس بر روی سطح قطرات کروی پلیمر در اشل 100 میلی لیتری مشاهده نشد. سپس فیلم نانوکامپوزیتها با غلظتهای 1، 6/2، 5/3 و 3/5 درصد وزنی از ذرات نانورس تهیه شد. این فیلم ها از شفافیت بسیار خوبی برخوردار بودند که حاکی ازساختار کاملا ورقه ای نانوذرات رس کپسول شده در بستر پلیمر است. بررسی پایداری لاتکس نیز نشان داد که لاتکس ها تا بیش از 4 ماه پایدار بودند. در مرحله بعد خواص فیزیکی، مکانیکی و بالاخص نفوذناپذیری نانوکامپوزیتها در مقابل آب و اکسیژن بررسی شد که حاکی از بهبود و افزایش چشمگیر تمام این خواص در مقایسه با لاتکس بدون ذرات نانو رس بود. برای انجام این مطالعات نیز از غلظتهای 1، 6/2، 5/3 و 3/5 درصد وزنی از ذرات نانورس استفاده شد. سپس با انجام بررسی های سینتیکی، افزایش جزئی سرعت پلیمر شدن (پس از کاهش اولیه)، کاهش جزئی درجه تبدیل، ثابت ماندن وزن مولکولی متوسط وزنی و همچنین افزایش اندازه قطرات کروی پلیمر نسبت به سیستم بدون نانوذرات رس مشاهده شد که خود گواه دیگری بر کپسول شدن صفحات نانوذرات رس cloisite 30b درون بستر پلی (استایرن-کو-بیوتیل اکریلات) در لاتکس پایه آبی نانوکامپوزیتهای سنتزشده بود.