تولید فوم میکروسلولار نانوکامپوزیتی ترموپلاستیک الاستومر بر پایه pp/epdm و بررسی خواص آن

فوم های میکروسلولار گروه جدیدی از مواد پلیمری هستند که به دلیل چگالی سلولی بالا و اندازه کوچک سلول هایشان در مقایسه با فوم های معمولی از خواص مکانیکی بسیار بالاتری برخوردار هستند. در این تحقیق فوم میکروسلولار نانو کامپوزیتی pp/epdm توسط فرایند نا پیوسته و با گاز نیتروژن فوق بحرانی به عنوان عامل فوم زای فیزیکی تولید شد. طراحی آزمایشات بر پایه روش box-behnken انجام پذیرفت و تاثیر فشار فوم شدن، زمان فوم شدن و غلضت نانو رس بر مورفولوژی نهایی فوم میکروسلولار توسط تحلیل رویه پاسخ مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور سه سطح متفاوت از زمان فوم شدن (0، 5 و 10 ثانیه)، فشار فوم شدن (80، 90 و 100 بار) و غلضت نانو رس(0، 2 و 4 درصد وزنی) انتخاب گردید . ازمدل ریاضی و نمودار های حاصل از مدل برای تحلیل پاسخ ها و بررسی تاثیر پارامتر های مختلف بر روی خواص فوم استفاده شد. نتایج نشان داد که چگالی فوم حاصل در محدوده 1010-109 (cells/cm3) می باشد و چگالی سلولی و میانگین اندازه سلول ها بسیار تحت تاثیر فشار فوم شدن و حضور نانورس قرار دارند به نحوی که با افزایش این دو چگالی سلولی افزایش و میانگین اندازه سلول ها کاهش می یابد. همچنین با افزایش زمان فوم شدن سلول های بزرگتری ایجاد می شوند. هسته گذاری فوم توسط تئوری هسته گذاری کلاسیک مورد بررسی قرار گرفت. حضور نانو ذرات موجب تغییر مکانیزم هسته گذاری از هموژن به هتروژن شده که این تغییر مکانیزم با کاهش انرژی آزاد هسته گذاری همراه است. برای تعیین میزان این کاهش انرژی، زاویه تماس پلیمر-گاز-هسته گذار (?)، با اندازه گیری انرژی های سطحی و بین سطحی پلیمر و نانو ذرات محاسبه گردید. نتایج نشان داد که با توجه به بالا بودن ? و کارایی پایین عامل هسته گذار نانو، همچنان نانو ذرات تاثیر چشم گیری بر فرایند هسته گذاری دارند و مکانیزم هسته گذاری به شدت متأثر از حضور نانو ذرات میباشد. از آنجایی که نانو ذرات نقش بسیار مهمی در فرایند هسته گذاری ایفا می کنند، نحوه توزیع و قرارگیری آنها در ماتریس پلیمری بسیار با اهمیت است. از اینرو توزیع نانو رس در آلیاژ pp/epdm و مکان قرار گیری نانو ذرات در آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. پیش بینی حاصل از معادله یانگ، بیانگر حضور نانو رس در فاز پلی پروپیلن بود که این نتیجه با آزمون ها dmta ، edax ، و afm مورد تایید قرار گرفت. نتایج tem هم نشان داد که بیشتر نانو رس در فاز pp پخش شده اند اگر چه مقدار بسیار اندکی از آنها در سطح مشترک و فاز epdm نیز حضور دارند.