هسته‌گذاری ناهمگن در اسفنجی‌شدن ناپیوسته پلی‌استیرن با استفاده از نانوسیلیکا به عنوان عامل هسته‌زا

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

چکیده

در این پژوهش، نخست پیش فرض نظری سازوکار اثر اندازه نانو ذرات بر هست هگذاری سلول در زمینه پلی استیرنی نسبت به حالت اسفنج پل یاستیرنی خالص با انداز هگیری ضریب ناهمگنی در محدوده کامل از زاویه ترشوندگی 0 تا °180  بررسی شد. با ترکیب روش در محلول و مذاب نانوکامپوزیت پلی استیرن  نانوسیلیکا با اندازه و غلظت های متفاوت از نانوسیلیکا تهیه شد. از دستگاهی با قابلیت کارایی در دما و فشار زیاد، کاهش آنی فشار و سرعت تثبیت زیاد در تهیه اسفنج پلی استیرن  نانوسیلیکا در حالت مذاب استفاده شد. برای ایجاد شرایط تولید اسفنج، مخزن با یخ خشک در دمای مشخص به فشار رسانده شد. پس از ایجاد شرایط فرایندی، نمونه ها به مدت  8 h با کربن دی اکسید ابربحرانی سیرشده و سپس فشار، به طور ناگهانی به کمک شیرهای قطع و وصل آزاد شد. برای بررسی اثر نانوسیلیکا بر پارامترهای اساسی ساختاراسفنج )چگالی سلول و اندازه سلول( میکروسکوپ الکترونی پویشی به کار گرفته شد. نتایج نشان داد، وجود مقدار کمی نانوسیلیکا در افزایش چگالی سلول و کاهش اندازه سلول اثر بسزایی دارد. همچنین، افزایش غلظت نانوذرات این اثربخشی را افزایش می دهد. علاوه بر این، کیفیت و ساختار اسفنج نانو کامپوزیتی نسبت به اسفنج پل یاستیرنی بهبود می یابد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Heterogeneous Nucleation in Batch Foaming of Polystyrene in Presence of Nanosilica as a Nucleating Agent

نویسندگان [English]

  • Seyed Esmaeil Zakiyan
  • Mohamad Hossein N. Famili
  • Mohammad Ako
چکیده [English]

theoretical hypothesis was put forward on the effect of nanoparticle size on cell nucleation in polystyrene (PS) matrix foam. At first the heterogeneous factor was calculated in different wetting angles from zero to 180º. Then, to verify this hypothesis a combination of the solution and melting methods was used to prepare PS-nanosilica nanocomposites at different concentrations and different sizes of nanosilica. In this regard a novel apparatus, including a high-pressure/high-temperature vessel capable of instantaneous pressure release and stabilization control, was used to prepare a polystyrene-nanosilica nanocomposite foam in its melt state. To reach the foaming conditions, the vessel was pressurized with dry ice at the specified temperature. After reaching the foaming conditions, the sample was saturated with supercritical carbon dioxide (CO2) for 8 more hours. Then, the pressure was released with an on/off valve and the temperature was instantaneously dropped to below glass transition temperature. The scanning electron microscopy pictures were used to calculate the effect of nanosilica on the main foaming parameters including cell density and cell size. The results showed that a small amount of nanosilica has substantial effect on decreasing cell size and increasing the cell density. Moreover, the foam quality and structure was improved by addition of the nanoparticle.

کلیدواژه‌ها [English]

  • heterogeneous nucleation
  • batch foaming
  • cell density
  • nanosilica
  • Polystyrene