تاثير نانوصفحات گرافن بر هدايت الكتريكي، مورفولوژي و رئولوژي آميزه سه تايي پلي پروپيلن/ استايرن- اتيلن-بوتيلن- استايرن/ پلي (بوتيلن ترفتالات)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پليمر

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش به منظور ايجاد هدايت الكتريكي در آميزه پلي پروپيلن/ استايرن – اتيلن- بوتيلن – استايرن/ پلي بوتيلن (ترفتالات) از نانو صفحات گرافن استفاده شد. اين پژوهش در دو فاز انجام شد. فاز اول پژوهش، خود به دو بخش تئوري و عملي تقسيم مي¬شود. در بخش اول، ابتدا با استفاده از مدل¬هاي پيش بيني كننده مورفولوژي آميزه هاي سه تايي، مورفولوژي آميزه PP/SEBS/PBT پيش بيني شد. نتايج حاصل از اين پيش بيني نشان داد مورفولوژي اين آميزه ذرات جدا از هم پراكنده در ماتريس است. در اين آميزه PP ماتريس بوده و ذرات SEBS و PBT در ماتريس به صورت جداگانه پراكنده شده اند. در بخش دوم اين پژوهش، ابتدا آميزه سه تايي PP/SEBS/PBT با استفاده از مخلوط كن داخلي با تركيب درصدهاي مختلف از سه پليمر تهيه و براي آزمون ميكروسكپ الكتروني روبشي به منظور مطالعه مورفولوژي اين آميزه، آماده شدند. تصاوير FESEM براي تركيب درصد 15/15/70 از اين آميزه، مورفولوژي ذرات جدا از هم پراكنده در ماتريس را نشان داد كه با نتايج پيش بيني مورفولوژي مطابقت داشت. براي مابقي نمونه ها با تركيب درصدهاي 10/45/45، 10/50/40، 10/55/35 و 10/60/30 مورفولوژي دوفاز پيوسته مشاهده شد. دو فاز پيوسته شامل PP و SEBS و فازPBT به صورت قطره پراكنده شده است. در فاز دوم، نانوكامپوزيت PP/SEBS/PBT/Graphene با تركيب درصد 10/55/35 و 5% وزني گرافن تهيه شد. قبل از تهيه نمونه ها، ابتدا محل قرارگيري احتمالي نانو صفحات گرافن در فازها با استفاده از معادله ضريب ترشوندگي پيش بيني شد. نتايج حاصل از ترشوندگي براي اين آميزه سه تايي و نانوذره گرافن نشان داد كه گرافن تمايل ببشتري به فاز PBT دارد ولي به دليل اينكه دوفاز پيوسته در اين آميزه، PP و SEBS بود تلاش براين بود كه گرافن را در يك فاز پيوسته پخش شود. فاز انتخابي براي پخش گرافن، SEBS بود تهيه اين نانوكامپوزيت به دو روش محلولي و مذاب صورت گرفت. هدايت الكتريكي هر دو روش با يكديگر مقايسه شد. ابتدا 2% وزني گرافن با SEBS به دو روش محلولي و مذاب مستربچ شد. در اين مرحله هدايت الكتريكي هر دو نمونه مورد بررسي قرار گرفت كه براساس نتايج بدست آمده، نمونه به روش محلولي داراي بيشترين رسانايي الكتريكي بود. به منظور مقايسه هدايت الكتريكي با روش¬هاي مختلف مستربچ كردن، ابتدا مستربچ گرافن/PP با 12.5% وزني گرافن به روش مذاب آماده سازي و سپس با SEBS و PBT فرآيند شد. نتايج حاصل از آزمون هدايت الكتريكي براي اين نمونه نشان داد كه هدايت الكتريكي S/cm 10-13×1.61 بود. باتوجه به محدوده رسانايي الكتريكي پليمرها، اين نمونه در محدوده مواد نارسانا قرار دارد. از طرفي ديگر، ابتدا مستربچ گرافن/SEBS را به روش محلولي آماده سازي و سپس با PP و PBT فرآيند شد. نتايج حاصل از آزمون هدايت الكتريكي براي اين نمونه نشان داد هدايت الكتريكي S/cm 10-4×5.39 بوده و نمونه در محدوده مواد نيمه رسانا قرار دارد كه 1010 برابر بيشتر از نمونه خالص بوده است. رفتار رئولوژيكي اين نمونه¬ها بررسي شد و نتايج نشان داد كه نمونه با تركيب درصد 10/55/35 با 5% وزني گرافن مستربچ شده باSEBS رفتار شبه -جامد را از خود نشان داد كه مي¬توان به تشكيل شبكه فيزيكي گرافن بين زنجيره هاي پليمري نسبت داد. نتايج رئولوژي با نتايج هدايت الكتريكي مطابقت دارد زيرا براي هدايت الكتريكي، تشكيل يك شبكه فيزيكي از نانوذرات رسانا لازم است كه نتايج رئولوژي به همين موضوع اشاره دارد.

226752

فرآورش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان