تولید نانوکامپوزیت hips با نانو ذرات خاک رس و بهبود خواص آن

در این پروژه نانوکامپوزیت های پلی استایرن مقاوم به ضربه با دو نوع نانو کِلی تجاری (cloisitie 10a و cloisite30b) در سه درصد وزنی متفاوت در دمای oc200 و زمان 10 دقیقه در یک مخلوط کن داخلی تهیه شد. همچنین جهت مقایسه نتایج نمونه های بدست آمده در مخلوط کن داخلی و اکسترودر، سه نمونه در اکسترودر دو مارپیچه همسوگر با سرعت rpm 70 تهیه گردید. برای بررسی مورفولوژی، خواص مکانیکی و جریان پذیری آمیزه ها، آزمون های تفرق زاویه کوچک اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی نوری، آزمون های تنش- کرنش و ضربه ایزود و آزمون رئولوژی- دینامیکی انجام شد. در آزمون تفرق زاویه کوچک اشعه ایکس، پیک های مشاهده شده در 4.6?>?2 و 4.78?>?2 از نمونه های بدست آمده از مخلوط کن داخلی اشاره به فرو ریزش ساختمان کِلی در اثر تخریب حرارتی دارد؛ در حالی که این پیک ها برای آمیزه های فراورش شده در اکسترودر به دلیل پایین تر بودن زمان اقامت و کمتر بودن احتمال تخریب حرارتی مشاهده نمی شود. همچنین وجود حلقه های بنزنی در اصلاح کننده cloisite10a موجب پایداری حرارتی بالاتر نسبت به cloisite30b شده و شدت پیک های مشاهده شده در 4.6?>?2 و 4.78?>?2 برای نانوکامپوزیت hips/cloisite10a ضعیف تر خواهد بود. با افزودن تنها 2 درصد وزنی کِلی، مدول افزایش شدیدی خواهد داشت و این در حالی است که استحکام کششی تغییر چندانی نشان نمی دهد. با ادامه افزایش غلظت نانوذرات به مقادیر بالاتر از 5 درصد وزنی، به دلیل تجمع ذرات سیلیکاتی و تمرکز تنشی که حاصل می شود، مدول و استحکام کششی کاهش خواهد یافت. همچنین به طور کُلی با افزودن کِلی ازدیاد طول تا شکست و استحکام ضربه به شدت کاهش می یابد. نانوکامپوزیت hips/cloisite10a به دلیل برهم کنش قوی تر صفحات سیلیکاتی با زنجیره ها، خواص مکانیکی بهتری را نسبت به آمیزه های مشابه hips/cloisite 30b نشان می دهد. افزودن تنها 2 درصد وزنی نانوکِلی باعث افزایش پایداری حرارتی پلیمر خالص می گردد و دمای شروع تخریب را oc 30 افزایش می دهد. با افزایش غلظت کِلی (<5) به دلیل برهم کنش های فیلر- فیلر و کلوخه شدن نانوذرات، پایداری حرارتی نانوکامپوزیت به طور چشمگیری کاهش می یابد. با افزایش غلظت کِلی در فرکانس های پایین، ویسکوزیته برشی صفر و همچنین مدول ذخیره افزایش می یابد و محدوده ناحیه نیوتنی کاهش یافته و نمونه ها در فرکانس های پایین تری از خود رفتار شبه پلاستیک نشان می دهند. همچنین با افزایش فرکانس، ویسکوزیته برشی و مدول ذخیره نانوکامپوزیت ها به دلیل قرار گرفتن صفحات سیلیکاتی در مسیر جریان به ویسکوزیته برشی و مدول ذخیره پلیمر خالص نزدیک می شود. نانوکامپوزیت های hips/cloisite10a به دلیل برهم کنش های قوی تر با ماتریس پلیمری از خود ویسکوزیته برشی و مدول ذخیره بالاتری نشان می دهند. با مطالعه منحنی های طیف آسودگی ملاحظه می شود که با افزایش غلظت کِلی، زمان آسودگی به مقادیر بالاتری شیفت می کند که این در نتیجه برهم کنش های فیزیکی و شیمیایی صفحات سیلیکاتی با زنجیره های پلیمری است که مانع از رها شدگی زنجیره ها می شود.