در این مطالعه نانو کامپوزیت های پلی یورتان-نانو خاک رس با استفاده از روش پلیمریزاسیون درجا تهیه شده وخواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. ماتریس پلی یورتانی سنتز شده از واکنش بین2 ,4 تولوئن دی ایزوسیانات(tdi)، پلی کاپرولاکتون (pcl) با نام تجاریcapa240 و 4،1 بوتان دی ال به عنوان زنجیر افزاینده بدست آمده است. در این نانوکامپوزیت ها از نانوخاک رس های ،cloisite®15a، cloisite®20a، cloisite®na+،dellite®67g، dellite®43b،dellite®72t ،dellite®lvf و dellite®hps به عنوان فاز تقویت کننده به میزان 1% وزنی استفاده شده است. با توجه به نتایج آزمون های xrd و tem از بین این نانو رس ها، نانو رس های 30b و 43b رفتار ورقه ورقه شده،67g ، 15a، 72t و 20a رفتار میان افزایی و na+، lvf و hps رفتارمیان افزایی-کلوخه ای نشان دادند. این تفاوت رفتاری را می توان ناشی از نوع و میزان متفاوت اصلاح کننده های این نانو ذرات و فاصله اولیه آنها دانست. در این کار برای بررسی انجام صحیح و کامل پلیمریزاسیون، آزمون های کروماتوگرافی ژل تراوایی(gpc ) وطیف سنجی زیر قرمز (ftir ) بروی نمونه پلی یورتان خالص انجام گرفت. در رابطه با بررسی میزان قطبیت نمونه های پلیمری،آزمون زاویه تماسی(contact angle) برروی انواع نانوکامپوزیت های سنتز شده انجام شده است. به منظور مشاهده چگونگی پخش نانوذرات مختلف در ماتریس پلی یورتانی از آزمون های پراش پرتو ایکس (xrd) ومیکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) صورت گرفته برروی نانو خاک رس های خالص و نمونه های پلیمری حاوی این نانو ذرات استفاده شد. برای مشاهده چگونگی تغییرات خواص حرارتی، آزمون های تجزیه گرما وزنی (tga )، گرماسنجی روبشی تفاضلی (dsc) و آنالیز حرارتی مکانیکی دینامیکی (dmta ) بترتیب بر روی نمونه های نهایی صورت گرفت. برای بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های نهایی ازآزمون کشش (tensile) استفاده گردید. با نگاهی به نتایج بدست آمده از آزمون های مختلف انجام شده برروی نمونه های تولید شده در این کار می توان نتیجه گرفت که افزودن میزان بسیار کمی از نانورس می توان برخی از خواص ماتریس پلی یورتانی از جمله خواص حرارتی ، فیزیکی و مکانیکی را بهبود بخشید که از این جمله میتوان افزایش دمای انتقال شیشه ای(tg)، دمای ذوب (tm)، دمای شروع تخریب، مدول کششی و .... را نام برد. از بین نانورس های استفاده شده در این پروژه نانورس های 30b و 43b بیشترین تاثیر را در افزایش بهبود خواص پلیمر نهایی ایفا نمودند که دلیل آن را می توان در پخش عالی در ماتریس و باز شدن کامل لایه های این نانورس ها جستجو کرد. از بین مابقی نانورسهای اصلاح شده، به ترتیب نانو رسهای 72t، 20a، 67g و 15a در بهبود خواص پلی یورتان سنتز شده نقش داشتند. در این بین نانورسهای 72t و 20a بعلت اصلاح کننده های تقریباً یکسان و نانورس های 67g و 15a به دلیل مشابه، تاثیرات مشابه در افزایش خواص ماتریس داشتند. در مورد نانو رسهای اصلاح نشده می توان گفت که این نانو خاک رس ها به علت پخش نا مناسب درون پلیمر در بسباری از خواص نه تنها تاثیر مثبت نداشته بلکه این خواص را کاهش نیز داده است.

فیلرهای طبیعی به دلیل آنکه منابع تجدیدپذیر و ارزان قیمتی هستند می توانند برای استفاده در مواد گوناگون به منظور کاهش قیمت تمام شده ی محصول و بهبود خواصی مانند دانسیته و خواص مکانیکی مورد استفاده قرار گیرند. اما جذب رطوبت بالایی که به دلیل وجود مقادیر زیاد گروههای هیدروکسیل در ساختار این گونه مواد رخ می دهد، در دراز مدت منجر به تخریب بیولوژیکی و کاهش پایداری ابعادی آنها خواهد شد و کاربرد آنها را محدود خواهد کرد. پوسته ی برنج یکی از مواد طبیعی است که به عنوان ضایعات در فرآیند تبدیل برنج سفید تولید می شود و با توجه به حجم زیاد تولید این محصول در کشور ما، این ماده را به پتانسیل خوبی برای استفاده تبدیل می کند. هدف از انجام این پروژه، جایگزینی گروههای هیدروکسیل پوسته برنج با گروههای ایزوسیانات از طریق واکنش اصلاح با تولوئن دی ایزوسیانات (tdi) می باشد که به این ترتیب با توجه به فعال تر بودن گروههای ایزوسیانات نسبت به گروههای هیدروکسیل برای انجام واکنش، پوسته برنج می توان در زمان کوتاه تشکیل فوم پلی یورتان پیوند بهتر و سریع تری با ماتریس پلی یورتان برقرار کرده و در عین حال پایداری ابعادی بهتری نیز در درازمدت به جهت کاهش گروههای هیدروکسیل نشان دهد. جهت مشخصه یابی واکنش از آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (ftir) استفاده شد. از آزمون tga نیز برای بررسی پایداری حرارتی پوسته های برنج پس از واکنش اصلاح استفاده گردید. خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های حاصل توسط آزمون های دانسیته و خواص فشاری بررسی شد. نتایج نشان داد که به طور کلی با ورود فیلر به فوم، دانسیته افزایش پیدا کرده است. در درصدهای فیلر کم، با انجام اصلاح مدول افزایش 30? نسبت به فوم خالص نشان داده اما پوسته برنج اصلاح نشده استحکام بالاتری در این درصد از فیلر نشان داده است. در درصدهای بالاتر فیلر، مدول و استحکام فیلرهای اصلاح شده و اصلاح نشده نزدیک به هم بوده و به ترتیب بیشتر و کمتر از فوم خالص بدست آمده اند. خواص عایقی فوم ها نیز توسط آزمون آنالیز هدایت حرارتی (tca) بررسی گردید. ضریب هدایت حرارتی با افزایش مقدار فیلر افزایش یافته است اما با انجام اصلاح، نرخ رشد این ضریب کاهش زیادی پیدا کرده است. در نهایت مورفولوژی نمونه ها و نحوه قرارگیری فیلرها در ساختار فوم پلی یورتان توسط تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی گردید.