بررسی واکنش‌های تبادل استری آمیخته پلی‌کربنات- پلی‌(بوتیلن ترفتالات) در مجاورت نانوخاک‌رس و اثر آن بر شکل‌شناسی آمیخته

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، صندوق پستی۱۱۲- ۱۴۹۵۷

چکیده

آمیخته پلی‌کربنات- پلی‌(بوتیلن ترفتالات) (PC/PBT) از جمله آمیخته‌های امتزاج‌ناپذیر است که واکنش تبادل استری رخ داده در سطح مشترک دو فاز آن می‌تواند به عنوان سازگارکننده واکنشی عمل کند و موجب ریزترشدن شکل‌شناسی شود. هدف پژوهش‌ حاضر، بررسی واکنش تبادل استری آمیختهPC/PBT در مجاورت نانوذرات خاک‌رس و بررسی اثر آن بر شکل‌شناسی نانوکامپوزیت است. بدین منظور، از سه نوع نانوذرات خاک‌رس به نام‌های تجاری کلویزیت 30B، 20A و 15A استفاده شد. نتایج آزمون طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه در نانوکامپوزیت‌های حاوی کلویزیت 20A و15A نشان‌دهنده افزایش شدت واکنش تبادل استری در مجاورت نانوذرات خاک‌رس است. همچنین، نتایج آزمون پراش پرتو X با زاویه کوچک (SAXS) از نمونه‌های حاوی این نانوذرات خاک‌رس، نشان‌دهنده افزایش فاصله صفحات نانوخاک‌رس در آنها و دستیابی به شکل‌شناسی یکپارچه در آمیخته است. این رفتار نشان‌دهنده وابستگی بین واکنش‌های بین‌فازی، شکل‌شناسی نانوذرات خاک‌رس و شکل‌شناسی آمیخته به یکدیگر است، نتایج حاصل از آزمون SAXS نشان‌دهنده تخریب گرمایی در نمونه‌های حاوی  کلویزیت30B  و کاهش فاصله بین صفحات نانوخاک‌رس در این آمیخته‌ها به دلیل تخریب گرمایی است. ریزنگار  میکروسکوپ الکترونی پویشی این آمیخته‌ها، شکل‌شناسی قطره - ماتریس در ترکیب درصد 30/70 از PC/PBT و شکل‌شناسی به‌هم پیوسته را در ترکیب درصد 50/50 از PC/PBT نشان داد، با افزایش درصد نانوخاک‌رس شکل‌شناسی ریزتر شد. اگرچه کلویزیت 30B در شرایط فرایند تخریب شده و فاصله بین صفحات آن کاهش یافته بود، اما افزایش نانوخاک‌رس به دلیل افزایش واکنش تبادل استری موجب ریزترشدن شکل‌شناسی در ترکیب درصد 30/70 از PC/PBT و تبدیل شکل‌شناسی به‌هم پیوسته به شکل‌شناسی میکرو- به‌هم پیوسته در ترکیب درصد 50/50 از PC/PBT شد. نتایج آزمون دینامیکی- مکانیکی- گرمایی که مؤید نزدیک‌شدن دو دمای انتقال شیشه‌ای پلیمرها بود نشان داد، واکنش تبادل استری از وجود نانوذرات اثر پذیرفته و روند بهبود آن در سازگاری بیشتر دو پلیمر مشخص است. بنابراین، رفتار نمونه‌های حاوی این نانوخاک‌رس نیز نشان‌دهنده ارتباط بین واکنش‌های بین‌فازی و شکل‌شناسی نانوذرات خاک‌رس بر شکل‌شناسی آمیخته است

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Transesterification Reactions in PC/PBT Blend in Presence of Nanoclay Particles and Their Effect on Blend Morphology

نویسندگان [English]

  • Razieh Mehrabi Kooshki
  • Ismail Ghasemi
  • Mohammad Karabi
Faculty of Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

Recently, using nanoparticles in polymeric blend have been considered by many researchers a new epoch for generation of materials to meet different requirements in various industries such as car, sport, military, structure and electronic. The transesterification reaction in polyester blends during melt mixing plays an important role in the components compatibility, and the ultimate properties of the blend affected by this reaction. In this study the transesterification reaction in the blend of poly(butylene terephthalate) (PBT)/polycarbonate (PC) was studied at the presence of three commercial organic modified montmorillonite namely Cloisite 30B, Cloisite 20A and Cloisite 15A. The main difference among these nanoparticles is their surface chemical structures and initial gallery heights. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and small angel X-ray scattering (SAXS) analysis showed that tranesterification reaction was improved at the presence of Cloisite 20A and Cloisite 15A and an intercalation morphology was obtained. While in the samples containing Cloisite 30B a thermal degradation occurred and initial gallery of the nanoparticles was increased. Dynamical mechanical thermal analysis results revealed that by addition of nanoclay to polymer blend, the glass transition of polymers draw on to each other which means more compatibility has been obtained and transestrification reaction has been improved at presence of the nanoparticles. Scanning electron microscope (SEM) micrographs showed droplet-matrix morphology for PC/PBT: 70/30 ratio and co-continuous for PC/PBT: 50/50. By incorporation of nanoparticles the finer morphology was obtained in PC/PBT: 70/30 and co- continuous morphology changed to micro co-continuous in PC/PBT: 50/50.

کلیدواژه‌ها [English]

  • PC/PBT blend
  • transesterification reaction
  • Nanoclay
  • morphology
  • Nanocomposite