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- كاتالیزورهای اسیدی…………………………………………………………………….. 15
ب- كاتالیزورهای بازی…………………………………………………………………………. 15
ج- كاتالیزورهای 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 یك مرحله‌ای…………………………………………………………………… 18
1-5-3. تولید صنعتی ترموپلاستیک پلییورتان……………………………………………. 19
1-6. مورفولوژی ترموپلاستیک پلییورتان……………………………………………………. 19
1-7. خواص فیزیكی – مكانیكی ترموپلاستیك پلی‌یورتان…………………………….. 20
1-7-1. تغییرات دمایی………………………………………………………………………. 20
1-7-2. خواص مكانیكی……………………………………………………………………. 20
1-7-2-1. رفتار تنش – كرنش 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 كربنی……………………………………………………………….. 26
1-8-1-2. نانو ذرات فلزی یا سرامیكی (سه بعدی)……………………………………….. 27
1-8-1-3. نانو سیلیکات‌های لایهای (صفحه مانند)………………………………………. 27
1-9. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیك پلی‌یورتان…………………………………………… 28
1-9-1. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیك پلی‌یورتان- گرافیت………………………………. 28
1-9-2. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیك پلی‌یورتان- نانو لولههای كربن………………… 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.
فصل اول: کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
1-1- مقدمها ی بر پلی یورتانها
از زمان كشف پلییورتانها در اواخر دههی سی قرن بیستم تاكنون، این پلیمرها همواره به دلیل خواص ویژه و منحصربه‌فرد خود مورد توجه جدی بوده‌اند. تا اواسط دههی 70 میلادی پلییورتان به دلیل قیمت بالای آن‌ها در كاربردهای ویژهای مصرف می‌شدند ولی پس از آن دامنه‌ی تولید آن‌ها به‌سرعت گسترش یافت و در زمینه‌های مختلف صنعتی مورد بهره‌برداری قرارگرفته‌اند [6-1].
پلییورتانها، پلیمرهایی هستند كه امروزه به‌عنوان فیلم، الیاف، الاستومر و نظایر آن مورد استفاده قرار می‌گیرند [8،7].
اعتبار كشف پلی‌یورتان‌ها متعلق به پروفسور بایر آلمانی در سال 1937 می‌باشد. وی با انجام واكنش بین دیایزوسیانات آلیفاتیك و دیالآلیفاتیك (گلیكول) و 1،4 بوتاندیال تحت شرایط رفلاكس نوعی پلیمر خطی با وزن مولكولی بالا و ویسکوزیتهی ذوب پایین به دست آورد كه هم‌اکنون به آن پلییورتان گفته می‌شود. این پلییورتان به روش مذاب تهیه شد[11-1].
همانند پیشرفت‌های دیگر علم شیمی پلیمر، روش‌های جدیدی برای تولید پلییورتان نیز مطرح شدند. اولین پلییورتان تولیدشده دارای دمای ذوب ^oC185 و با نام Igamid U تحت عنوان سنتز و Perlon U برای نام تجاری بود[1،8،12].
اولین ترموپلاستیك پلییورتان با نام I-Rubber توسط شرکت Dupont و ICI در دههی 40 میلادی به بازار عرضه شد. در این ترموپلاستیک پلییورتان از آب به عنوان زنجیرگستراننده، از نفتالین 1و5 دی‌ایزوسیانات[1] به عنوان دیایزوسیانات و یك پلی‌اتر یا پلی‌استر دیال با وزن مولكولی بالا استفاده شد. به دلیل بالا بودن دمای ذوب این پلیمر از دمای تخریب پیوند یورتانی، این نوع پلیمر را به عنوان ترموپلاستیك پلییورتان در نظر نمی‌گیرند. پیشرفت اصلی زمانی بود كه در سال 1958 برای اولین بار از دی فنیل متیلن 4و4 دی‌ایزوسیانات[2] به عنوان دیایزوسیانات در تولید ترموپلاستیك پلییورتان استفاده شد[10-8].
واژهی پلییورتان به معنی پلیمری است كه دارای پیوند یورتانی می‌باشد. درواقع، پلی‌یورتان‌ها در ساختمان مولكولی خود دارای گروه‌های یورتانی با توجه به تركیبات شیمیایی زنجیره می‌باشند. پلی‌یورتان به‌طورمعمول علاوه بر گروه یورتانی شامل گروه‌های هیدروکربنی آروماتیك و آلیفاتیك، استرها، اترها، آمیدها، اوره و گروه‌های ایزوسیاناتی هم می‌باشد[8،1].

موضوعات: بدون موضوع لینک ثابت

فرم در حال بارگذاری ...

فید نظر برای این مطلب