دانشگاه آزاد اسلامی

واحد اهـر

دانشکده­ فنی- مهندسی

گروه مهندسی شیمی

پایان ­نامه کارشناسی ارشد «M.Sc.»

گرایش: مهندسی پلیمر

عنوان:

سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت­های ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح شده

استاد راهنما:

دکتـر مصطفی رضایی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق…………………………………………… 1

1-1. مقدمه بر پلی­یورتان­ها……………………………………………………………………… 2

1-2. شیمی پلی­یورتان­ها………………………………………………………………………… 4

1-3. ترموپلاستیک پلی­یورتان و کاربرد آن…………………………………………………….. 5

1-4. شیمی ترموپلاستیک پلی­یورتان………………………………………………………… 7

1-4-1. دی‌ایزوسیانات­ها……………………………………………………………………….. 8

1-4-2. پلی‌ال‌ها………………………………………………………………………………. 11

1-4-2-1. پلی­ال­های پلی­اتری………………………………………………………………….. 11

1-4-2-2. پلی‌ال‌های پلی­استری…………………………………………………………….. 12

1-4-3. زنجیرگستراننده……………………………………………………………………….. 13

1-4-4. کاتالیزورها……………………………………………………………………………… 14

الف- کاتالیزورهای اسیدی…………………………………………………………………….. 15

ب- کاتالیزورهای بازی…………………………………………………………………………. 15

ج- کاتالیزورهای آمینی………………………………………………………………………… 15

د- کاتالیزورهای فلزی………………………………………………………………………… 16

1-4-5.  سایر مواد افزودنی به پلی­یورتان­ها……………………………………………………. 16

1-5. سنتز ترموپلاستیک پلی‌یورتان…………………………………………………………. 16

1-5-1.  روش پیش پلیمری (یا دومرحله‌ای )………………………………………………. 17

1-5-1-1. روش پلیمر شدن مذاب………………………………………………………… 18

1-5-1-2. روش پلیمر شدن در حلال…………………………………………………….. 18

1-5-2. روش یک مرحله‌ای…………………………………………………………………… 18

1-5-3. تولید صنعتی ترموپلاستیک پلی­یورتان……………………………………………. 19

1-6. مورفولوژی ترموپلاستیک پلی­یورتان……………………………………………………. 19

1-7. خواص فیزیکی –  مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان…………………………….. 20

1-7-1. تغییرات دمایی………………………………………………………………………. 20

1-7-2. خواص مکانیکی……………………………………………………………………. 20

1-7-2-1. رفتار تنش – کرنش ترموپلاستیک پلی­یورتان………………………………….. 21

1-7-2-2. میزان مانایی فشاری ترموپلاستیک پلی­یورتان………………………………. 22

1-7-2-3. سختی ترموپلاستیک پلی­یورتان……………………………………………….. 22

1-7-3. خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی­یورتان…………………………………………. 22

1-7-4. پایداری هیدرولیتیکی ترموپلاستیک پلی­یورتان……………………………………. 23

1-7-5. مقاومت شیمیایی ترموپلاستیک پلی­یورتان……………………………………….. 24

1-8. نانو ذرات و نانوکامپوزیت‌های پلیمری……………………………………………….. 24

1-8-1.پرکننده‌های نانوذره‌ای………………………………………………………………… 25

1-8-1-1. نانولوله‌های کربنی……………………………………………………………….. 26

1-8-1-2. نانو ذرات فلزی یا سرامیکی (سه بعدی)……………………………………….. 27

1-8-1-3. نانو سیلیکات‌های لایه­ای (صفحه مانند)………………………………………. 27

1-9. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان…………………………………………… 28

1-9-1. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- گرافیت………………………………. 28

1-9-2. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو لوله­های کربن………………… 29

1-10. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو رس اصلاح­شده……………… 30

1-10-1. روش­های تولید نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو رس اصلاح­شده….31

الف- فرایند مذاب……………………………………………………………………………… 32

ب- پلیمرشدن درجا…………………………………………………………………………… 32

ج- جایگیری بین لایه‌ای از طریق ریخته­گری حلالی………………………………………… 33

1-10-2. واکنش­پذیری خاک رس با مواد اولیه­ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان…………….. 34

1-10-3. اثر نانو ذرات رس بر ساختار و خواص فیزیکی مکانیکی نانوکامپوزیت  ترموپلاستیک پلی­یورتان…36

فصل دوم: مواد و روش‌ها…………………………………………………………………… 41

2-1. مقدمه…………………………………………………………………………………… 42

2-2. مواد مورد استفاده…………………………………………………………………….. 43

2-2-1. پلی‌ال پلی‌اتری (پلی تتراهیدروفوران)…………………………………………… 43

2-2-2. دی­ایزوسیانات (هگزا متیلن دی­ایزوسیانات)……………………………………….. 44

2-2-3. زنجیرگستراننده(1و4 بوتان‌دی‌ال)…………………………………………………. 44

2-2-4. کاتالیست فلزی (2- اتیل هگزانوات قلع)………………………………………… 45

2-2-5. نانوذرات رس مورد استفاده……………………………………………………….. 46

2-3.  روش تهیه­ی نمونه‌ها……………………………………………………………. 46

2-3-1. تهیه­ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان خالص……………………………………….. 46

2-3-2. تهیه­ی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی‌یورتان………………………………….. 48

2-4. تجهیزات به کار گرفته‌شده……………………………………………………………. 48

2-5. تعیین گروه‌های عاملی ترموپلاستیک پلی‌یورتان­های خالص توسط طیف FT-IR

2-6. بررسی نحوه­ی پخش خاک رس اصلاح‌شده C30B  در نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان..49

2-7. تعیین دماهای انتقال ترموپلاستیک پلی‌یورتان­های خالص توسط آنالیز حرارتی DSC

2-8. تعیین خواص کششی نمونه­های ترموپلاستیک پلی‌یورتان…………………….. 49

فصل سوم: نتایج و بحث…………………………………………………………….. 51

3-1. بررسی تغییرات ساختار شیمیایی با استفاده از طیف FT-IR………………

3-2. مورفولوژی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح‌شده……. 55

3-3. مطالعه­ی رفتارهای دمایی ترموپلاستیک پلی­یورتان با استفاده از آزمون DSC……..

3-4. خواص مکانیکی نمونه­های ترموپلاستیک پلی‌یورتان…………………………….. 60

3-5. جمع‌بندی نتایج……………………………………………………………………… 64

فصل چهارم. نتیجه­گیری و پیشنهادات………………………………………………….. 65

4-1. نتیجه‌گیری……………………………………………………………………………… 66

الف- مورفولوژی و ساختار شیمیایی……………………………………………………. 66

ب- مطالعات رفتار حرارتی…………………………………………………………………… 67

ج- خواص مکانیکی………………………………………………………………………….. 67

4-2. پیشنهادات………………………………………………………………………………….. 68

فهرست منابع فارسی………………………………………………………………………… 69

فهرست منابع انگلیسی……………………………………………………………………… 70

چکیده:

در این مطالعه، رفتار فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح­شده با ترکیب­های مولی متفاوت مواد اولیه بررسی شد. برای تهیه­ی نانوکامپوزیت، ابتدا نانو خاک رس اصلاح­شده­ی Cloisite 30B به ایزوسیانات افزوده شده و سپس با اضافه کردن پلی­ال و بوتان­دی­ال همراه با کاتالیست به آن، نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی­یورتان تهیه گردید. مورفولوژی و ساختار شیمیایی نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی به‌وسیله‌ی طیف­های FTIR و XRD مطالعه گردید. رفتارهای دمایی نمونه­های خالص ترموپلاستیک پلی­یورتان به‌وسیله‌ی آزمون DSC مطالعه گردید. آزمون­های تنش- کرنش بر روی نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی اعمال گردید. مطالعات FTIR، گروه­های عاملی موجود در ترموپلاستیک پلی­یورتان و نمونه­های نانوکامپوزیتی، تشکیل پیوند یورتانی را تأیید کردند. طیف XRD نمونه­های ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح­شده، احتمال پخش مناسب نانو ذرات در ساختار پلیمری و وجود بلورینگی در نمونه­ها را نشان داد. نمونه­ها در آزمون DSC در محدوده­ی 50 تا ^oC250 با نرخ ^oC/min 10 حرارت داده شدند. در این آزمون دمای ذوب نواحی سخت و نرم و دمای انتقال شیشه­ای تعیین شدند. مطابق این آزمون با افزایش میزان نواحی سخت ترموپلاستیک پلی­یورتان، کاهش دمای انتقال شیشه­ای و افزایش دمای ذوب نواحی سخت، مشاهده شد. نمونه­ها در آزمون تنش- کرنش با نرخ کرنشmm/min 10 کشیده شدند تا نمودار تنش- کرنش آن­ها به دست آید. با مقایسه­ی منحنی­های تنش- کرنش مشاهده شد که در یکی از نسبت­های مولی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی­یورتان، با افزایش نانو خاک رس اصلاح‌شده، به دلیل ممانعت این نانوذره از تشکیل پیوند هیدروژنی بین زنجیرهای پلی­یورتانی، مدول یانگ و کرنش در نقطه­ی شکست کاهش می­یابد. این در حالی است که در نسبت مولی دیگر، با افزایش نانوذره میزان مدول یانگ افزایش یافته است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.