بررسی توزیع ذرات نانو رس در بین فازهای آلیاژ پلی آمید 6/ پلی الفین الاستومر

در این پژوهش آلیاژهای امتزاج ناپذیر پلی آمید 6 (pa6) و کوپلیمر اتیلن-1-بوتن مالئیکه (eb-g-mah) که یک پلی الفین الاستومر محسوب می شود به روش اختلاط مذاب تهیه شده و توزیع ذرات نانو رس اصلاح شده با مواد آلی در بین فازهای این آلیاژ بررسی شده است. سه نوع نانو رس مختلف با نام های تجاری cloisite 20a، cloisite 15a و cloisite 30b که دارای مولکول های آلی اصلاح کننده متفاوتی هستند و در نتیجه قطبیت متفاوتی دارند بدین منظور استفاده شدند. اثر ترکیب درصد آلیاژ و درصد نانو رس نیز مطالعه شده است. ترکیب درصد آلیاژ های pa6/eb-g-mah در سه سطح (w/w) 30/70، 20/80 و 10/90 و مقادیر مختلف نانو رس برابر با 0، 2 و phr 5 در نظر گرفته شد. هدف از این مطالعه پیش بینی توزیع و محل قرارگیری صفحات نانو رس با استفاده از ضریب خیس شوندگی و سپس تایید و تصدیق پیش بینی صورت گرفته به کمک آزمون های دیگر بوده است. بدین منظور ابتدا آزمون اندازه گیری زاویه تماس بر روی اجزای نمونه ها انجام شده و کشش سطحی آن ها اندازه گرفته شده است. با استفاده از مقادیر کشش سطحی، تنش های بین سطحی مطابق با فرمول های متوسط هندسی و متوسط هارمونیک تعیین شده و در محاسبه ضریب خیس شوندگی به کار رفته اند. مقادیر ضریب خیس شوندگی بیان کردند که تمام نانو رس های اصلاح شده مورد استفاده در فاز pa6 متمرکز خواهند شد. موفولوژی آلیاژ ها و نانوکامپوزیت ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و پراش اشعه ی ایکس با زاویه کوچک (saxs) بررسی شد. نتایج آزمون sem نشان داد که اندازه نواحی فاز پراکنده، وابسته به ترکیب درصد آلیاژ ها و مقدار نانو رس است. از آزمون saxs نیز نتیجه گرفته شد که پراکنش ذرات درون ماتریس متاثر از ترکیب درصد آلیاژ ها و نوع نانو رس بوده است. در ادامه به منظور تحقیق محل حضور نانو ذرات آزمون های آنالیز حرارتی دینامیکی-مکانیکی (dmta)، آنالیز وزن سنجی گرمایی (tga)، و رئولوژی انجام شدند. جابجا شدن پیک مربوط به دمای انتقال شیشه ای فاز pa6 و ثابت بودن آن برای فاز eb-g-mah گواه بر حضور ذرات نانو رس در فاز pa6 می باشد. نتایج آزمون tga نیز بیان کردند که نانو رس ها غالبا در فاز pa6 حضور دارند، هر چند که برای cloisite 20a و cloisite 15a حضور مقادیری از نانو رس در فاز eb-g-mah نیز تشخیص داده شد. میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) بر روی سه نمونه حاوی نانو رس های مختلف انجام شد و مورفولوژی نانوکامپوزیت ها در تطابق با نتایج به دست آمده از saxs بودند. از تصاویر tem محل حضور نانو ذرات رس نیز هم خوانی با نتایج پیش بینی شده توسط ضریب خیس شوندگی داشتند. البته برای نانو رس cloisite 20a و به مقدار کمتر برای cloisite 15a حضور لایه های اندکی در فاز eb-g-mah نیز تشخیص داده شد. مدول ذخیره و گرانروی مختلط نمونه ها که با آزمون رئولوژی تعیین شده اند در اثر افزایش نانو ذرات افزایش نشان می دهند که بیان کننده وجود برهم کنش قوی میان ذرات نانو رس و زنجیرهای پلیمر می باشد. از طرف دیگر، بررسی نمودارهای زمان آسایش وزنی نمونه ها آشکار می کند که بیشترین برهم کنش را cloisite 30b با زنجیرهای پلیمر برقرار می کند. بلورینگی و رفتار ذوب نمونه ها نیز به وسیله گرماسنجی روبشی تفاضلی (dsc) و پراش اشعه ایکس با زاویه بزرگ (waxs) تعیین شده است. تغییر شکل بلورها از ? به ? در اثر حضور فاز الاستومری و صفحات نانو رس و با تاثیر بیشتر نانو رس ها مشاهده شده است. هسته گذاری صفحات نانو رس و تسریع بلورینگی pa6 حاکی از حضور نانو ذرات در این فاز می-باشد.