پایداری گرمایی و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های پلی(وینیل کلرید) دارای کمپلکس شیف-باز و نانوذرات منیزیم هیدروکسید

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه خوارزمی، دانشکده شیمی، گروه شیمی آلی و پلیمر، کد پستی 15719-14911

چکیده

فرضیه: با توجه به محدودیت‌ مقاومت گرمایی پلی‌(وینیل کلرید) ( PVC) ، توسعه سامانه‌های افزودنی چندمنظوره با کارایی هم‌زمان گرمایی و مکانیکی از اهمیت زیادی برخوردار است. فرضیه اصلی این پژوهش بر این اساس استوار است که ترکیب هم‌زمان دو جزء شامل پایدارکننده گرمایی فلز-آلی و بازدارنده شعله نانوساختار دارای گروه‌های عاملی فسفردار می‌تواند با اثر هم‌افزایی،  به بهبود خواص گرمایی PVC بدون کاهش خواص مکانیکی منجر شود.
روش‌ها: در این راستا، کمپلکس شیف-‌باز روی (ZSC) به‌عنوان پایدارکننده گرمایی و نانوذرات منیزیم هیدروکسید (MDH) اصلاح‌شده با  دی‌کربوکسیلیک اسید دارای DOPO (DMMH) به‌عنوان منبع فسفر، تهیه و به‌صورت جداگانه و ترکیبی به ماتریس PVC افزوده شدند. فیلم‌های نازک PVC با روش ریخته‌گری محلول در حلال تتراهیدروفوران تهیه شد. ساختار شیمیایی و موفقیت فرایند سنتز افزودنی‌ها با  طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه ( FTIR)، رزونانس مغناطیسی هسته (NMR )، پراش پرتو X ، میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM ) و تجزیه‌های عنصری تأیید شد. رفتار گرمایی و اشتعال‌پذیری نانوکامپوزیت‌ها به‌کمک گرماوزن‌سنجی (TGA ) و آزمون شاخص محدودیت اکسیژن (LOI) بررسی شده و خواص مکانیکی نمونه‌ها نیز با آزمون کشش ارزیابی شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد، وجود هم‌زمان ZSC و DMMH موجب افزایش دمای 50 درصد تخریب گرمایی به مقدار %5/7 درصد، افزایش باقی‌مانده کربنی به مقدار %50 و بهبود مقدار LOI به مقدار %3 نسبت به نمونه PVC اولیه می‌شود. افزون بر این، ترکیب بهینه افزودنی‌ها به افزایش استحکام کششی به مقدار %40 درصد و مدول یانگ به مقدار %47 نسبت به PVC اولیه منجر شد. این سامانه، راهبرد مؤثری برای تولید قطعاتی ایمن‌تر با عملکرد گرمایی بهبود‌یافته از PVC را فراهم می‌آورد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Thermal Stability and Mechanical Properties of Poly(vinyl chloride) Nanocomposites Containing a Schiff Base Complex and Magnesium Hydroxide Nanoparticles

نویسندگان [English]

  • Mohsen Hajibeygi
  • Alireza Chizari
Department of Organic and Polymer Chemistry, Faculty of Chemistry, Kharazmi University, 15719-14911 Tehran, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: Oil waste-water pollution and the presence of water-in-oil create significant environmental challenges and affect oil transportation processes including damage to aquatic ecosystems and corrosion of transfer equipment.
Therefore, in this study, polyacrylonitrile membranes with the addition of dopamine (to increase hydrophilicity) and nanostructures ZIF-8 and ZIF-67 (to induce controlled hydrophobicity) were fabricated, and their performance in separating water/oil emulsions was evaluated
Methods: Dual-layer nanocomposite membranes consisting of a polyacrylonitrile substrate and an active polyamide layer were prepared. This polyamide active layer was formed on the substrate using the interfacial polymerization method and dopamine along with ZIF-8 and ZIF-67 nanostructures were employed for its modification. Fabricated membranes were characterized by ATR-FTIR, SEM, AFM contact angle, and porosity, while their filtration performance was assessed based on flux, selectivity and filtration resistance
Findings: The results show that polyamide coating and the addition of dopamine due to the hydrophilic nature of NH and OH groups, reduced the organic phase flux On the other hand, the addition of hydrophobic nanostructures ZIF-8 and ZIF-67 enhanced the organic phase flux by increasing surface roughness and lipophilicity Furthermore, the flux ecovery in the M (0,0) membrane was less than 20%, while with polyamide coating and the addition of dopamine, the flux recovery in the PAN PA (DA,0) membrane increased to 55%. The flux recovery of the hydrophobic PAN PA (DA, Z2 67 membrane reached an acceptable value of 96%. Additionally, the water selectivity in the PAN/PA (0, 0) and PAN/PA (DA, 0) membranes was calculated to be 51 and 56, respectively, while for the pristine membrane it was 2.22. These nanostructures also increased the selectivity of the organic phase due to the presence of hydrophobic 2-methylimidazole groups, and dopamine enhanced this effect increasing the value from 4.9 for the raw to 175 for the PAN/PA (DA, Z2 67) membrane

کلیدواژه‌ها [English]

  • Poly(vinyl chloride)
  • Thermal stability
  • Mechanical properties
  • Magnesium hydroxide
  • Schiff-base complex