ظهور ترموپلاستیک در اواخر دهه ی 1950 افق جدیدی را در زمینه علوم و تکنولوژی پلیمرها ایجاد کرد. ترموپلاستیک الاستومرها گروهی از مواد پلیمری هستند که ضمن برخورداری از بسیار ویژگی های فیزیکی و مکانیکی لاستیک های پخت شده از قابلیت قرآیند شدن همانند یک ترموپلاستیک برخوردارند ترموپلاستیک الاستومرها موادی هستند که: بعد از تغییر فرماهای بالا سریعا به جای اول خود باز می گردند. طبق تعریف استاندارد astmd تحت تغییر فرم های بالا به بیش از 100 درصد کشیده می شوند. میزان تغییر فرم برگشت ناپذیر در آنها کمتر از 50 درصد می باشد.

در سه دهه اخیر نانو کامپوزیت های پلیمری به واسطه رفتار و ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی خاصشان مورد توجه محققین و دست اندرکاران صنایع مختلف قرار گرفتته شده اند. در این بین، نانو کامپوزیت های بر پایه خاک رس (مونت موریلونیت) از اهمیت بیشتری برخوردار شدند. مقاومت حرارتی بالا، مدول الاستیک زیاد، کاهش قابلیت آتش گیری، کاهش عبور پذیری گازها و جذب مایعات از جمله مهمترین ویژگی های این نوع نانوکامپوزیت ها می باشد{1-35} تجربیات محققین نشان داده است که ریز ساختار نانو کامپوزیت ها نقش بسیار تعیین کننده ای در رفتار فرآیندی و خواص آنها ایفا می کند. به همین دلیل تلاشهای گسترده ای در زمینه پارامترهای کنترل کننده ریز ساختار صورت گرفته است و دستیابی به یک ریز ساختار مناسب جهت اهداف مختلف از جمله مهترین اهداف محققین بوده است. در این پروژه حاضر نمونه ای نختلف بر پایه الاستومر epdm/ مونت موریلونیت ازطریق فرآیند اختلاط مذاب تهیه شده است تأثیر نوع نمک اورگانو فیل بکار رفته شده در اصلاح سطحی نانو فیلر و همچنین اثر پارامترهای ساختاری زنجیرهای الاستومر epdm به عنوان ماتریس بر ریز ساختار و خواص نهایی نانو کامپوزیت های تهیه شده مورد مطالعه قرار گرفته است به منظور کنترل و بهینه سازی ریز ساختار نهایی نانو کامپوزیت از سازگار کننده epdm-g-mah استفاده شده است نمونه ها با دو نوع سیستم پخت گوگردی و رزیتی تهیه شده واثر نانو فیلر بر واکنش پخت الاستومر نیز بررسی شده است. خواص کششی، رفتار ریولوژیکی، مقاومت حرارتی، میزان جذب حلال و آب و میزان عبور دهی گاز نمونه های مختلف بررسی شده است و تلاش شده، رابطه بین ریز ساختار و بهبود خواص تعیین شود. مطالعه ریز ساختار نانو کامپوزیت های حاصل توسط ازمون تفرق اشعه x نشان داد که با کنترل شرایط عملیاتی و میزان سازگار کننده می توان به سه ریز ساختار متفاوت اینترکالیت، اکسفولیت و فلوکولیت دست بافت که هر یک خواص فیزیکی - مکانیکی وریولوژیکی ویژه ای در نانو کامپوزیت های مربوطه ایجاد می نماید. بیشترین تقویت مدول الاستیک و استحکام کششی در نمونه های با ریز ساختار فلوکالیت و بیشترین کاهش عبور پذیری و جذب حلال و افزایش مقاومت حرارتی در نمونه های حاوی ریز ساختار اکسفولیت حاصل شده است. با تهیه نانو کامپوزیت epdm حاوی 5./. نانو فیلر اصلاح شده، خواص مکانیکی معادل 20 درصد دوده فعال حاصل می شود. حضور دوده در نمونه های حاوی نانو فیلر نیز موجب بهبود ریز ساختار نانو کامپوزیت می شود و با ترکیب 5./. نانو فیلر و 15./. دوده می توانخواصی بالاتر از 30./. دوده ایجاد نمودند.

استفاده از نانوذرات سیلیکا به عنوان تقویت کننده در الاستومرها، نسبت به انواع دیگر پرکننده ها، دارای مزایای قابل توجهی است. با این وجود استفاده از این نانو ذرات در زمینه های پلیمری مشکلاتی نیز دارد. سطح نانوذرات سیلیکا دارای تعداد زیادی گروه های سطحی سیلانول است که به این ذرات خاصیت قطبی و اسیدی می دهد. گروه های سیلانول به دلیل برقراری پیوندهای هیدروژنی قوی سبب ایجاد بر هم کنش های قوی پرکننده -پرکننده و در نتیجه تجمع نانو ذرات سیلیکا در زمینه پلیمری می شوند. هم چنین قطبیت سطح سیلیکا? موجب کاهش سازگاری آن با پلیمرهای غیر قطبی مانند استایرن بوتا دی ان رابر می شود. گروه های سیلانول به دلیل ماهیت اسیدی خود می توانند با ترکیبات پخت سیستم های لاستیکی واکنش داده و سبب مسمومیت پخت این سیستم ها شوند. جهت برطرف کردن مشکلات ذکر شده، اصلاح سطحی نانو ذرات سیلیکا برای بهره گیری موثر از خواص تقویت کنندگی آن، اجتناب ناپذیر است. در پروژه حاضر چهار ماده مختلف جهت اصلاح سطحی نانوذرات سیلیکا و تهیه نانو کامپوزیت های sbr/nanosilica بکار رفته است. این مواد عبارتند از : پلی اتیلن گلیکول (peg)، بیس تری اتوکسی سیلیل پروپیل تتراسولفید (tespt)، 3- مرکاپتو پروپیل تری متوکسی سیلان و 3- آمینو پروپیل تری-اتوکسی سیلان، یک نانوکامپوزیت بدون ماده اصلاح کننده و چهار نوع نانوکامپوزیت بر اساس اصلاح کننده های ذکر شده ساخته شد و سپس ویژگی های وجه مشترک و برخی خواص فیزیکی-مکانیکی در نمونه های نانو کامپوزیتی تهیه شده، مورد بررسی قرار گرفت. پس از بررسی ها مشخص شد کلیه نمونه های اصلاح شده در مقایسه با نمونه اصلاح نشده از لحاظ ویژگی های وجه مشترک (تعداد و قدرت بر همکنش ها در وجه مشترک)، دانسیته اتصالات عرضی و ویژگی های کششی وضعیت بهتری داشتند. نمونه اصلاح شده با پلی اتیلن گلیکول دارای بیشترین تعداد بر هم کنش ها در وجه مشترک بود و نمونه های اصلاح شده با سه نوع سیلان بکار رفته از این لحاظ یکسان بودند. قدرت بر هم کنش ها در وجه مشترک در نمونه اصلاح شده با بیس تری اتوکسی سیلیل پروپیل تتراسولفید بیشترین و در نمونه اصلاح شده با پلی اتیلن گلیکول کمترین مقدار را داشت.

هدف از انجام این پروژه تهیه یک آلیاژ جدید پلیمری از طریق پیوند زنی سیلیکون رابر به زنجیرهای پلی اتیلن در یک فرآیند اختلاط واکنشی و انجام پخت دینامیکی فاز لاستیکی در حین اختلاط و در نهایت تهیه یک ترموپلاستیک الاستومر ولکاییده به طریق فرآیند پیوند رنی و ولکانش فاز سیلیکون رابر می باشد. با این روش نه تنها سیلیکون رابر به پلی اتیلن پیوند می گردد بلکه یک مورفولوژی از نوع ماتریس -دیسپرش تشکیل می شود که کنترل کننده همه ویژگی های آلیاژ حاصل می باشد برای این منظور سه نوع پلی اتیلن hdpe، ldpe، lldpe و دو نوع سیلیکون رابر به نامهای sr110-2 و sr110-3 که ساختار شیمیایی آنها متشکل از پلی دی متیل سیلوکسان حاوی درصدی از گروه وینیل می باشد به کار گرفته شد. فرایند اختلاط آمیزه ها در یک مخلوط کن از نوع برابندر انجام شد. چگونگی تغییرات گشتاور ضمن اختلاط و همچنین مقدار سیلیکون رابر آزاد قابل استخراج و مقدار ژل تشکیل شده در آلیاژهای تهیه شده نشان داد که از میان سه نوع پلی اتیلن مورد استفاده، lldpe به دلیل داشتن جرم مولکولی مناسب و وجود تعداد زیادی کربن نوع سوم در ساختار آن استعداد بیشتری را برای ایجاد ماکرو رادیکال بر روی بدنه زنجیره هایش حین فرآیند اختلاط ترمو مکانیکی با سیلیکون رابر دارا می باشد که منجر به پیوند شدن زنجیره های سیلیکون رابر از طریق گروه های وینیلی آن بر روی زنجیره های پلی اتیلن و همچنین شبکه ای شدن فاز سیلیکون می گردد. وقوع واکنشهای ضمن اختلاط از طریق طیف سنجی توسط atr-ftir و گرماسنجی (dsc) پیگیری گردیده و بر اساس نتایج بدست آمده مکانیسم چگونگی بر هم کنشهای شیمیایی بین دو پلیمر در حین اختلاط پیشنهاد شده است. نتایج حاصل از تاثیر پارامترهای فرآیند اختلاط نشان داد که چنانچه ابتدا پلی اتیلن وسپس سیلیکون رابر به مخلوط کن افزوده شود راندمان واکنش بین دو پلیمر افزایش می یابد. افزایش زمان، دما و سرعت اختلاط نیز باعث افزایش بازده واکنش گردید. تاثیر عوامل پخت کننده و مواد جفت کننده شامل dcp، bpo، tmipta و انیدرید مالییک بر خواص آلیاژ مورد بررسی قرار گرفته و بر اساس نتایج حاصله ماده dcp انتخاب شده و شرایط بهینه فرآیند برای استفاده از آن تعیین شده است. بر مبنای بهینه سازی انجام شده، با استفاده از lldpe و sr110-3 دو گروه آلیاژ الف-آلیاژهای ساده با ساختار پیوندی و ب - آلیاژهایی که در آنها فاز سیلیکون علاوه بر پیوند پخت دینامیکی نیز شده است تهیه گردید. رفتار ریولوژیکی و خواص ویسکوالاستیک آلیاژهای تهیه شده با دستگاه rms بررسی و تطابق نتایج با مدلهای ارایه شده توسط پژوهشگران مطالعه شد. با تهیه میکروگراف sem از سطح شکست آلیاژها، تاثیر پیوند زنی و ولکانش فاز سیلیکون رابر بر مورفولوژی آلیاژ بررسی گردید. مطالعه خواص مکانیکی آلیاژها نشان داد که سازگاری ایجاد شده از طریق وقوع واکنش پیوند زنی سبب حفظ خواص مکانیکی مطلوب در آلیاژ و پخت فاز سیلیکون باعث افزایش استحکام مکانیکی نمونه می گردد. خواص ویسکوالاستیک نمونه آلیاژها در حالت جامد با استفاده از دستگاه dmta بررسی گردید. زیست سازیگاری آمیزه ها با انجام آزمونهای چسبندگی سلولی و چسبندگی پلاکت بررسی و وابستگی آن به خواص سطحی آلیاژ از طریق تعیین کشش سطحی مطالعه گردیده است. نتایج بیانگر عدم سمیت نمونه ها و زیست سازگاری مناسب آنها می باشد. آلیاژهای تهیه شده مجموعه ای از خواص هر دو پلیمر را دارا بوده و می توانند در کاربردهای پزشکی، الکتریکی و صنایع خودرو مورد استفاده قرار گیرند.

هدف از اجرای پروژه حاضر تهیه نانو کامپوزیت ترموپلاستیک الفین بر پایه پلی پروپیلن (pp)، کائوچوی epdm، نانو فیلر مونتموریلونیت (mmt) همراه با سازگار کننده eva و بررسی ارتباط ریز ساختار با کشش سطحی، رنگ پذیری سطحی و سایر خواص این مواد می باشد. طیف xrd نشان می دهد که افزایش eva به عنوان سازگار کننده با آمیزه pp/epdm قبل از خوراک دهی نانو فیلر مونت موریلونت موجب می گردد تا پرک شدن نانو لایه های فیلر تسهیل گردد که این امر موجب می گردد تا پرک شدن نانو لایه های فیلر تسهیل گدد که این امر باعث آن می شود تا برهمکنش مولکولی بین فاز پلیمری و صفحات نانو فیلر بهبود یابد. ورود نانو فیلر مونتموریلونیت به ماتریس پلی پروپیلن موجب می گردد تا ذرات متفرق الاستومر پس از اختلاط ابعاد کوچکتری نسبت به آمیزه pp/epdm فاقد نانو فیلر داشته باشند که این امر منتج به افزایش مقاومت ضربه آمیزه نانو کامپوزیت ترموپلاستیک الفین می گردد. این کاهش ابعاد ذرات الاستومر را می توان ناشی از افزایش ویسکوزیته مذاب ماتریس پلی پروپیلن با ورود نانو فیلر به آمیزه دانست. تمامی نانو کامپوزیتهای tpo که دارای ریز ساختار پرک شده می باشند نسبت به آمیزه pp/epdm از کشش سطحی بالاتر، رنگ پذیری بهتر و ترشوندگی سطح بالاتری برخوردار می باشند.

به دلیل اهمیت رنگدانه ها در فرایند پایدار سازی و یا تخریب نوری پلیمرها و توسعه روزافزون مصرف رنگدانه های مختلف در کالاهای پلی پروپیلنی، تخریب و پایداری نوری نمونه های فیلم و فیلامنت پلی پروپیلن محتوی رنگدانه هایی با ساختار شیمیایی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر رنگدانه های آلی، پایدار کننده نوری و ضد اکسنده در مکانیسم اکسایش نوری فیلمهای پلی پروپیلن تولید شده از پلی پروپیلن ایزوتاکتیک با شاخص مذاب 32 که در زیر لامپ جیوه ای به مدت بیش از 8 هفته پرتو دیدند، فیلم و فیلامنت پلی پروپیلن تولید شده از گرانول پلی پروپیلن ایزوتاکتیک با شاخص مذاب 25 که زیر لامپ زنون حدود 3 هفته پرتو دیدند، مورد مطالعه قرار گرفت. میزان اکسایش نوری در فیلمهای گروه الف بوسیله تکنیکهایی شامل طیف سنجی فروسرخ، گرماسنجی تفاضلی روبشی، اندازه گیری خواص مکانیکی، دانسیته و زاویه تماس مورد ارزیابی قرار گرفت . نتایج نشان داد نمونه های پایدار نشده و غیر رنگی در مدت زمان بسیار کوتاه تقریبا 240 ساعت کاملا تخریب شدند در صورتی که با افزودن رنگدانه مونو آزو و پایدار کننده نوری طول عمر به حدود 1500 ساعت افزایش یافت.در گروه ب برای ارزیابی تاثیر نوع، مقدار و پارامترهای ساختاری رنگدانه ها بر مکانیسم پایداری و تخریب نوری فیلم و فیلامنتهای پلی پروپیلن علاوه بر تکنیکهای فوق از تفرق اشعه ایکس با زاویه باز نیز استفاده شد. نتایج نشان داد که هر سه نوع رنگدانه در ترکیب با پایدار کننده ها اثر محافظتی بهتری را نسبت به هنگامی که به تنهایی بکار روند، نشان می دهند. تاثیر پایدار کنندگی رنگدانه های مورد استفاده به ترتیب رنگدانه فتالوسیانین، کوئین اکریدون و سپس مونو آزو بود. رنگدانه های مورد استفاده به دیل تفاوت در پارامترهای ساختاری خود و تاثیری که در خواص فیلمها و فیلامنتهای تولیدی داشتند، فرایند پایدار سازی را تحت تاثیر قرار دادند. رنگدانه های فتالوسیانین در غلظتهای بیشتر مورد استفاده، اثر پایدار کنندگی بهتری را نشان دادند. رنگدانه های کوئین اکریدون با افزایش غلظت در نمونه ها تاثیر منفی در پایدار سازی نمونه ها نشان دادند. رنگدانه های مونو آزو به دلیل رنگ پریدگی نوری به نظر می رسد با محدودیت استفاده مواجه باشند. نوع برهم کنش رنگدانه ها با پلیمر بر اساس مکانیزم تخریب نوری که وابسته به شدت تابش می باشد محصولات اکسایش را تعیین می نماید. به نظر می رسد نمونه های گروه الف طبق مکانیسم اکسایش charge transfer chromophore (ctc) و نمونه های گروه ب طبق مکانیسم خود اکسایش boland- gee پیشروی نمایند.

سیستم ترمز از مهمترین ارکان یک وسیله نقلیه بشمار می رود زیرا ایمنی وسیله نقلیه سرنشینان آن به عملکرد مناسب سیستم ترمز بستگی دارد. تخمین زده مش ود که ترمزهای یک خودرو به طور متوسط 50000 دفعه در سال عمل می کنند. ترمزها فقط چرخش مجموعه تایر/چرخ را متوقف وسیله نقلیه یا کم کردن سرعت آن می شود. سیستم ترمز یک مکانیزم جذب انرژی است که به هنگام متوقف کردن چرخها نیروهای چرخشی را به گرما تبدیل می کند. ترمزها باید تحت شرایط مختلف عملکرد و متناسب با نیاز خودرو و راننده و در هر لحظه بتوانند وسیله نقلیه را متوقف نمایند.

الاستومرها گروهی از مواد پلیمری را تشکیل می دهند که رقتار و خواص الاستیک ویژه ای دارند و این نوع رفتار کار برد آنها را در فراورده های گوناگون میسر ساخته است، لذا کارایی محصولات لاستیکی به این ویژگی ها و پارامترهای موثر بر آن وابسته است . در این تحقیق تاثیر پارامترهای ساختاری و تفاوت آنها در sbr امولسیونی و محلولی مورد بررسی قرار می گیرد. برای بررسی از سه نوع sbr امولسیونی و دو نوع محلولی استفاده شد. آزمایشات مونی ویسکوزیته، ویسکوزیته محلولی رقیق و ftir روی آن ها انجام گرفت. سپس از هر الاستومر آمیزه با دوده و بدون دوده تهیه شد خواص این آمیزه ها قبل و بعد از پخت بررسی شد. نتایج نشان می دهد که جرم مولکولی و پراکندگی آن نقش موثری در تعیین خواص فیزیکی مکانیکی و خواص ویسکوالاستیک آمیزه ها دارند و در جایی که این فاکتورها تفاوت عمده ای ندارند، فاکتور ایزومری اهمیت پیدا می کند. ایزومری هم روی خواص و هم روی میزان نفوذ الاستومر به ساختارهای دوده موثر است به این ترتیب که الاستومر دارای درصد ایزومر سیس بیشتر الاستیک تر عمل می کند اما تقویت پذیری آن با دوده به علت الاستیسیته بالاتر زنجیرها کمتر است. نتایج آزمون رئومتری نیز نشان می دهد که توزیع جرم مولکولی نقش موثری روی نحوه پخت دارد و الاستومرهای محلولی و امولسیونی پخت یکسانی ندارند و همین باعث می شود که بعد از پخت، روند تغییرات خواص متفاوت با قبل از پخت آن ها باشد. مقایسه نتایج آزمون rms و dmta روی نمونه ها بیانگر این بود که برای بررسی اثر پارامتر های ساختاری آزمون dmta به تنهایی کافی نیست (زیرا همان طور که ذکر شد، الاستومرهای sbr امولسیونی و محلولی پخت مشابهی ندارند)، مگر این که تحت شرایطی اثر پخت نیز لحاظ شود. نتایج به دست آمده از آزمون rms نشان داد که برقراری رابطه محاسباتی بین نتایج و پارامترهای ساختاری امکان پذیر است.