مقایسه نفوذ متقابل و برهم کنش بین سطحی در فصل مشترک نانو ذرات پلیمری بر تشکیل فیلم و بازیابی استحکام در سامانه کلوئیدی آلیاژی

در این کار پژوهشی تشکیل فیلم و بازیابی استحکام آن در سامانه کلوییدی آلیاژی با دو ساز و کار برهم کنش بین سطحی و نفوذ متقابل در فصل مشترک نانو ذرات پلیمری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. بررسی ساز و کار اول با مطالعه رفتار دینامیکی – مکانیکی زمینه (matrix) لاستیکی پلی (بوتیل اکریلات-کو- متیل متاکریلات)، bm، حاوی نانو ذرات سخت پلی (استایرن- کو-اکریلونیتریل)، san، ارزیابی شد. نتایج حاکی از آن بود که افزودن 15 درصد وزنی از نانوذرات san به زمینه کوپلیمر حاوی 30، 40 و 50 درصد وزنی مونومر متیل متاکریلات به ترتیب 45، 16 و 4 درصد حجمی زنجیرهای زمینه را با محدودیت حرکتی مواجه کرد. به عبارت دیگر، با افزایش درصد متیل متاکریلات در کوپلیمر زمینه و افزایش سختی زنجیر، بر هم کنش آنتالپیک زنجیر زمینه و جذب آنها بر سطح نانو ذرات سخت کاهش می یابد. این امر بر مبنای نمودار فازی نانو مواد مرکب پلیمری تبیین و ساختار پیش بینی شده با آزمون طیف سنجی ریولوژیکی – مکانیکی نیز تایید شد. بعلاوه، اثر چسبندگی ذره – زمینه بر انرژی پارگی فیلم با آزمون جرخوردگی پاچه شلواری (trouser tear) مطالعه شد. نتایج نشان داد که تابعیت انرژی پارگی به بهبود چسبندگی ذره – زمینه پیوسته نبوده و در 40 درصد وزنی متیل متاکریلات در کوپلیمر زمینه بهینه است. اما، ارزیابی ساز و کار دوم بر مبنای تف جوشی آلیاژ نانو ذرات پلی(متیل متاکریلات) و پلی (استایرن-کو-اکریلونیتریل) با هدف بررسی اثر امتزاج پذیری بر بازیابی استحکام سامانه انجام شد. نتایج عملیات حرارتی مخلوط نانو ذرات تف جوشی شده نشان داد که با افزایش ضریب نفوذ متقابل دو پلیمر از طریق افزایش سازگاری، عمق نفوذ و انرژی شکست سامانه همواره افزایش می یابد. بعلاوه، تاثیر عمق نفوذ و سازوکار بازیابی استحکام به طور ضمنی در فصل مشترک دو لایه ای (bilayer) پلی استایرن/پلی (استایرن-کو-متیل متاکریلات) حاوی صفر، 25، 50 و 75 درصد وزنی استایرن نیز مطالعه شد. نتایج نشان داد که استحکام فصل مشترک با افزایش سازگاری اجزاء اتصال افزایش یافته و به نسبت عمق نفوذ بر طول آستانه گره خوردگی (عدد مشخصه گره خوردگی بین سطحی) وابسته است. بنابراین افزایش بر هم کنش جذبی در فصل مشترک دو پلیمر جهت بازیابی استحکام سامانه از بهینه ای برخوردار است. اما، افزایش عمق نفوذ در فصل مشترک دو پلیمر همواره با افزایش بازیابی استحکام همراه است.