اثر نووالاک و چندبلور لایه ای گرافیت بر نفوذ استون و مقاومت گرمایی نانوکامپوزیت های برپایه لاستیک نیتریل

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی 114-11115

چکیده

پیدایش محیط­ هایی با قدرت نفوذ زیاد هم ­زمان با وجود سیالاتی با قدرت تخریب سامانه­ های پلیمری، باعث شده است تا قطعه ­هایی که در تماس با چنین محیط ­هایی قرار می­ گیرند، به ­سرعت تغییرشکل داده یا ازهم پاشیده شوند. از این­ رو، امروزه نیاز به موادی با مقاومت در برابر نفوذ سیالات توجه را به خود معطوف کرده ­است. در این مقاله، اثر افزایش بلورهای لایه­ ای ­گرافیت و رزین فنولی در نانوکامپوزیت نیتریل - نووالاک - چندبلور لایه ­ای ­گرافیت بر مقاومت در برابر نفوذ استون و نیز پایداری و مقاومت ­گرمایی آن بررسی شده است. نتایج به ­دست آمده از آزمون ­های تورم در استون و تحلیل گرمایی مکانیکی - دینامیکی (DMTA) نشان داد، نمونه ­ها پس از 32 ساعت به %2/94  از مقدار تورم نهایی می ­رسند. با به­ کارگیری معادله­ آورامی و داده ­های تجربی، تابعیت تورم، Ln m/m0، به درصد وزنی نووالاک، چندبلور لایه ­ای گرافیت و زمان به­ دست آمده است که مقدار Ln m/m0، را پس از  32 ساعت با خطا به ­طور متوسط %29/5 ارزیابی می­ کند. افزایش درصد چندبلور لایه ­ای ­گرافیت باعث کاهش نفوذ استون، کاهش مدول در قبل از دمای انتقال شیشه ­ای و افزایش پایداری گرمایی نمونه ­ها می ­شود. افزایش درصد نووالاک تا %35 وزنی، باعث کاهش نفوذ استون، افزایش سازگاری،  دمای انتقال شیشه ­ای و پایداری و مقاومت گرمایی نانوکامپوزیت می­ شود. در نانوکامپوزیت دارای %45 وزنی نووالاک، نتایج آزمون DMTA جدایی فاز سامانه را نشان می ­دهد، در حالی که با شکل­ شناسی آمیزه ­ها به­ وسیله­ میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) جدایی فاز به ­طور بسیار جزئی رخ داده است که طی آن، بخش ­های گرماسخت و الاستومر سامانه از هم جدا می­ شوند.  

عنوان مقاله [English]

The Effect of Novolac and Graphite Polycrystal on the Acetone Penetration and Thermal Resistance of Nanocomposites Based on Nitrile Rubber

نویسندگان [English]

  • Rasool Mahboudi
  • Ahmad Reza Bahramian
  • Mehdi Razzaghi-Kashani
Polymer Engineering Department, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, P.O. Box: 14115-143, Tehran, Iran
چکیده [English]

Developments of high diffusive environments in coincidence with emerging fluids with strong ability to destroy polymeric systems have resulted in rapid deformation and destruction of polymeric parts when in contact with such aggressive environments. Therefore, nowadays, there is a great need to develop highly resistant materials towards aggressive chemicals and harsh conditions. In this paper the effect of graphite polycrystal powders and novolac type phenolic resin has been experimentally studied towards acetone diffusion and thermal stability of polyacrylonitrile butadiene rubber/novolac/graphite polycrystal nanocomposites. The results obtained from dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and swelling in acetone showed that after 32 h samples reached to 94.2% of final swelling state. By using Avrami equation and swelling experimental data, the functionality of Ln(m/m0) to novolac and graphite polycrystal weight fraction and test duration time were evaluated. This theoretical equation evaluated and predicted the amount of Ln(m/m0) with 5.92% error after 32 h. Increases in graphite polycrystal content were followed by decreases in diffusion of acetone and modulus, before glass transition temperature, and increased thermal stability and thermal resistance of the nanocomposites. Increases in novolac content by 35 wt%, decreased glass transition temperature, thermal stability and thermal resistance of the nanocomposites. In nanocomposite, containing 45 wt% of novolac, dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) data and scanning electron microscope (SEM) images showed phase separation of thermoset and elastomer in the nanocomposite blend.

کلیدواژه‌ها [English]

  • polyacrylonitrile butadiene rubber
  • novolac resin
  • graphite polycrystal
  • thermal resistance
  • penetration