بررسی پراکنش، برهم‌کنش و ایجاد ابرساختار در نانوکامپوزیت‏های PTMEG/MWCNT

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

چکیده

تاکنون پژوهش های گسترده ای درباره نانوکامپوزیت های پلیمری حاوی نانولوله های کربنی انجام شده است که از این میان تعداد کمی از آنها به سامانه های بر پایه رزین های گرماسخت اختصاص یافته اند. در حالی که امروزه این رزین ها کاربردها ی گسترده ای را در صنایع مختلف شیمیایی دارند. تولید ساختار نانو در کامپوزیت های پلیمر  نانولو له کربنی سبب بهبود خواص فیزیکی و مکان کیی آنها می شود. خواص مکان کیی اصولا باید با برهمک نش میان پلیمر و پرکننده بررسی شود و سایر خواص از قبیل خواص رئولوژ کیی و الکتر کیی نیز با چگونگی پراکنش ذرات در ماتریس پلیمری در ارتباط هستند. با توجه به کاربرد گسترده پلی ورتان ها در صنایع مختلف و نیاز به بهبود برخی از خواص آنها از جمله خواص مکان کیی و الکتر کیی، در این پژوهش، برای بهبود خواص نانولوله های کربنی چنددیواره ) MWCNT ( به پلی ال پلی تترامتیلن اتر گل کیول PTMEG( ( به عنوان ماده اولیه پلیی ورتان افزوده شده است. بدین منظور، پس از اصلاح سطح نانولوله ها با سولفور کی اسید  نیتر کی اسید و نشاندن گروه های عاملی کربوکسیل کی روی سطح آنها سامانه های محلولی پلی تترامتیلن اتر گل کیول  MWCNT با ترکیب درصدهای مختلفی از نانوذرات تهیه شد. اندازه گیری های رئولوژ کیی درجه پراکنش MWCNT را به دست داد. همچنین، تشکیل ابرساختار نانوذرات به کمک دو آستانه زهش )* Ф و ** Ф( در سرعت های تغ ییر شکل کم بررسی کمی شد. برهمک نش میان پلیمر و MWCNT با بررسی طیف های زمان آسایش زنجیر های پلیمری روی این سامانه ها بررسی و بهبود زیادی در ** 0/5 wt%) Ф ) نشان داد. زهش بحرانی برای PTMEG/MWCNT در حدود 5/ 0- 25 / 0 درصد وزنی برآورد شد. بهبود چشمگیر مشخصه های رئولوژ کیی به دلیل کلوخه شدن ذرات در * Ф و پیوستگی خوشه ها در ** Ф مشاهده شد. سطح نمونه ها نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی FE-SEM مطالعه شد و در ترکیب درصد 75 / 0 وزنی تجمعی از خوشه ها و تش یکل شبکه ای از نانولوله ها در بستر پلیمر مشاهده شد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Dispersion, Interaction and Superstructure Formation in PTMEG/MWCNT Nanocomposites

نویسندگان [English]

  • Atefeh Pishdad
  • Babak Kaffashi
  • S. Mohammad Davachi
چکیده [English]

Formation of polymer/CNT nanocomposites enhances the physical and mechanical properties of polymer matrices. Basically, the mechanical properties are investigated by means of polymer/filler interactions. The other properties such as the rheological and electrical properties are examined by particle distribution and dispersion in the polymer matrices. Due to the variety of industrial applications of polyurethane and the need to improve their properties, in the current work, the improvements of PTMEG with carbon nanotubes have been studied. The particles were acid treated in a mixture of sulfuric/nitric acid, providing uniform dispersion of the nanotubes in the polymer matrix. The rheological measurements have been used to obtain the optimum degree of MWCNT dispersion, and the formation of nanoparticles superstructure were quantified by two percolation thresholds (Ф*,Ф**) at low deformation rates. The critical percolation for PTMEG/MWCNT was estimated at 0.25-0.5 wt%. A significant improvement in the rheological characteristics was observed due to the agglomeration of particles at Ф* and continuous network of clusters at Ф**. The interfacial interaction of composites was also measured by means of relaxation time spectra and showed high improvement at Ф** (0.5 wt%). Considering the FE-SEM images of specimens, it was found that there is a nanotube network or cluster agglomeration at the concentration 0.75 wt% of MWCNT in the polymeric matrix.

کلیدواژه‌ها [English]

  • multi-walled CNT
  • polyurethane
  • Rheology
  • superstructure
  • thermoset nanocomposite