تهیه ‌و شناسایی نانوکامپوزیت هیبریدی پلی‌آکریل‌آمید - نانوذرات سیلیکا

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

چکیده

پلی‌آکریل‌آمیدها درشت مولکول‌های محلول در آب هستند. این پلیمرها به دلیل داشتن قابلیت انعقاد و جداسازی فازهای جامد و مایع از یکدیگر، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله معادن، تصفیه پساب صنعتی، دباغی و کاغذ­ سازی دارند. از سوی دیگر، استفاده از هیبرید ترکیبات آلی- معدنی شامل پلیمر و نانوذرات معدنی به‌طور روزن‌افزون گسترش یافته است. در این پژوهش، هیبرید آلی- معدنی  پلی‌آکریل آمید -  سیلیکا به روش پلیمرشدن رادیکالی آزاد در محلول تهیه شد. برای تهیه نانوکامپوزیت، ابتدا سطح نانوذرات سیلیکا در شرایط اسیدی فعال و با عامل اصلاح­کننده ۳- تری متوکسی سیلیل پروپیل متاکریلات به روش سل- ژل در محیط آبی اصلاح شد. سپس، مونومر آکریل‌آمید با استفاده از نانوذرات اصلاح‌شده به کمک آغازگر رادیکالی پتاسیم پرسولفات کوپلیمر شد. ساختار شیمیایی نانوذرات سیلیکای اصلاح ­سطحی‌ شده و نانوکامپوزیت تهیه­ شده به روش طیف‌سنجی FTIR بررسی و تأیید شد. شکل‌شناسی نانوکامپوزیت حاصل به روش میکروسکوپی الکترونی پویشی بررسی شد. این روش سطح کامپوزیت را بدون جدایی فاز نشان داد. نحوه پراکنش ذرات در پلیمر به کمک روش SEM-EDX  بررسی شد. نتایج نشان داد که نانوذرات در پلیمر به‌طور یکنواخت پراکنده شده‌اند. تصویر میکروسکوپی الکترونی عبوری  نیز پراکنش ذرات سیلیکا را در مقیاس نانو در کامپوزیت هیبریدی تأیید کرد. بیشتربودن پایداری گرمایی نانوکامپوزیت هیبریدی در مقایسه با هوموپلیمر آکریل‌آمید که به روش گرماوزن‌سنجی ارزیابی شد، مؤید واکنش نانوذرات اصلاح­شده و وجود آنها در زنجیر پلی‌آکریل آمید است. خاکستر حاصل از نانوکامپوزیت هیبریدی نیز به روش تجزیه  EDX بررسی شد که نتیجه حاصل وجود ذرات سیلیس را در ساختار آن تأیید می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Preparation and Characterization of Hybrid Nanocomposite of Polyacrylamide/Silica-Nanoparticles

نویسندگان [English]

  • Ahmad Rabiee
  • Amir Ershad Langroudi
  • Hajar Jamshidi
  • Medi Gilani
Iran Polymer and Petrochemical Institute
چکیده [English]

Polyacrylamides are water soluble macromolecules. These polymers are widely used for flocculation, separation and treatment of solid-liquid phase materials. In this research, organic-inorganic hybrid of polyacrylamide/silica nanoparticle is prepared via radical polymerization. First, the silica nanoparticle surfaces were modified by 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane as coupling agent using a sol-gel technique in aqueous media in acidic condition. Afterwards, the modified nanoparticles are copolymerized by acrylamide monomer in presence of a peroxide initiator during a free radical polymerization. The chemical structure of the prepared modified nano-silica as well as polyacrylamide nanocomposite was studied and confirmed by FTIR spectroscopy technique. The morphology of nanocomposite was investigated by scanning electron microscopy. The SEM micrograph showed that the surface of the composite did not display any phase separation. Nanoparticles distribution was investigated by SEM-EDX technique. The results showed a uniform distribution of particles throughout the polymer bulk. TEM analysis showed the presence of silica nanoparticles in bulk of polymer which is an indicative of suitable dispersion of nanoparticles. The thermal stability of hybrid nanocomosite with that of polyacrylamide was compared by TGA technique. The higher thermal stability of hybrid nanocomposite with respect to homopolymer is indicative of a reaction between the modified nanoparticles and polyacrylamide chain. The presence of silica particles in copolymer was also confirmed with EDX analysis in ash content of hybrid nanocomposite.

کلیدواژه‌ها [English]

  • polyacrylamide
  • silica nanoparticle
  • free radical polymerization
  • hybrid nanocomposite
  • thermal stability