تهیه کامپوزیت گوگردی با استفاده از نانوفیلر مناسب

در این پایان نامه، نانوکامپوزیت گوگردی از اختلاط گوگرد یا گوگرد پلاستیکی مذاب به عنوان ماتریس و نانوذرات سیلیکا، تیتانیا و خاک رس به عنوان پرکننده (فیلر) تهیه شد و بعد از تعیین ساختار، خواص مکانیکی، حرارتی و مورفولوژی نانوکامپوزیت های تهیه شده مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. برای پلاستیکی کردن گوگرد از افزایه های دی سیکلو پنتا دی ان، استایرن و متیل استایرن و یا ترکیبی از دی سیکلو پنتا دی ان و استایرن استفاده شد. از روش طیف سنجی ftir، tga و dsc برای تأیید ساختار گوگرد پلاستیکی استفاده شد و خواص مکانیکی، رفتار حرارتی و مورفولوژی نمونه های گوگرد پلاستیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بهبود تأثیر متقابل و سازگاری نانوذرات سیلیکا و تیتانیا با گوگرد و گوگرد پلاستیکی، سطح نانوذرات سیلیکا و تیتانیا با عامل سیلانی در محیط حلال آبی و آلی اصلاح شد و تغییر بار سطحی نانو ذرات با تکنیک های ftir، tga، dls و پتانسیومتری زتا، طیف سنجی uv-visible و آزمون نحوه پخش نانو ذرات در حلال (dispersaility) تأیید شد. نانوذرات اصلاح شده به عنوان پرکننده برای تهیه نانو کامپوزیت گوگردی مورد استفاده قرار گرفت و خواص ترمومکانیکی کامپوزیت های تهیه شده بررسی و مقایسه شد. به منظور بررسی تأثیر اندازه پرکننده، کامپوزیت گوگردی با استفاده از ذرات میکرو و نانوسیلیکا تهیه و خواص مکانیکی آنها مورد مقایسه قرار گرفت. کامپوزیت گوگرد و گوگرد پلاستیکی شده با استفاده از خاک رس (سدیم مونتموریلونیت) اصلاح نشده و مونتموریلونیت اصلاح شده با دو روش تهیه شد. در روش "متورم سازی" نانوذرات مونتموریلونیت ابتدا در متیل استایرن خیسانده شد و سپس با گوگرد مذاب مخلوط شد. ولی در روش اختلاط مستقیم مرحله خیساندن نانو ذرات در افزایه متیل استایرن حذف شد. خواص مکانیکی نمونه های تهیه شده مورد مقایسه قرار گرفت و روش اختلاط مستقیم به عنوان روش بهینه انتخاب شد. به منظور تعیین مقدار بهینه نانوفیلر از اختلاط درصدهای مختلفی از سدیم مونتموریلونیت اصلاح نشده (na-mmt) و مونتموریلونیت اصلاح شده (o-mmt) با ماتریس گوگرد پلاستیکی شده یا افزایه متیل استایرن ، کامپوزیت تهیه شد و با ارزیابی و مقایسه نتایج استحکام فشاری، خمشی و کششی مقدار بهینه نانوفیلر تعیین شد، و چنین ساختار نانوکامپوزیت توسط تکنیک های "tem" "xrd" و "sem" تأیید شد. گوگرد با نسبت های مختلفی از مخلوط دو افزایه ی دی سیکلو پنتا دی ان و استایرن پلاستیکی شد و مقدار بهینه افزایه برای تهیه ماتریس، با ارزیابی نتایج خواص مکانیکی مشخص شد. سپس از اختلاط درصدهای مختلفی از نانوسیلیکای پودری اصلاح شده، با ماتریس بهینه کامپوزیت های گوگرد پلاستیکی تهیه شد. مقایسه نتایج آزمون های خواص مکانیکی شامل استحکام فشاری، خمشی و کششی مقدار بهینه نانو سیلیکا را مشخص نمود. به منظور بررسی تأثیر سرعت اختلاط در فرآیند تهیه کامپوزیت، گوگرد پلاستیکی با نانو سیلیکا با دور همزن 300 و 10000 دور در دقیقه تهیه شد. بررسی آزمون استحکام فشاری نشان داد، در ماتریس های ویسکوز افزایش سرعت هم زن، موجب آگلومره شدن نانوذرات و کاهش مقاومت فشاری نمونه های کامپوزیت می شود. نانوکامپوزیت های آماده شده به عنوان پوشش سطوح بتنی مورد استفاده قرار گرفت نتایج آزمون چسبندگی نشان داد، نانوذرات مونتموریلونیت در مقایسه با نانوذرات سیلیکا و تیتانیا تأثیری بیشتری در تقویت خواص مکانیکی و قابلیت چسبندگی کامپوزیت گوگرد پلاستیکی دارد. بررسی مورفولوژی کامپوزیت های گوگردی با هر سه نوع ذرات، مقیاس نانو ساختار کامپوزیت را تأیید کرد.