توضیحات
سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی یورتان- خاک رس اصلاح شده
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،
سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی یورتان- خاک رس اصلاح شده
احتمال پخش مناسب نانو ذرات در ساختار پلیمری و وجود
بلورینگی در نمونهها را نشان داد. نمونهها در آزمون DSC در محدودهی ۵۰ 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 شیشه
ای 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.
۱۱۰صفحه فایل ورد (Word) منابع دارد
پس از پرداخت آنلاین میتوانید فایل کامل این پروژه را دانلود کنید
فهرست مطالب
فصل اول: کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق………………………………………….. ۱
۱-۱٫ مقدمه بر پلییورتانها……………………………………………………………………………………………………….. ۲
۱-۲٫ شیمی پلییورتانها……………………………………………………………………………………………………………. ۴
۱-۳٫ ترموپلاستیک پلییورتان و کاربرد آن…………………………………………………………………………… ۵
۱-۴٫ شیمی ترموپلاستیک پلییورتان……………………………………………………………………………………… ۷
۱-۴-۱٫ دیایزوسیاناتها…………………………………………………………………………………………………. ۸
۱-۴-۲٫ پلیالها…………………………………………………………………………………………………………….. ۱۱
۱-۴-۲-۱٫ پلیالهای پلیاتری……………………………………………………………………….. ۱۱
۱-۴-۲-۲٫ پلیالهای پلیاستری…………………………………………………………………… ۱۲
۱-۴-۳٫ زنجیرگستراننده………………………………………………………………………………………………. ۱۳
۱-۴-۴٫ کاتالیزورها………………………………………………………………………………………………………… ۱۴
الف- کاتالیزورهای اسیدی…………………………………………………………………………………. ۱۵
ب- کاتالیزورهای بازی……………………………………………………………………………………….. ۱۵
ج- کاتالیزورهای آمینی………………………………………………………………………………………. ۱۵
د- کاتالیزورهای فلزی………………………………………………………………………………………… ۱۶
۱-۴-۵٫ سایر مواد افزودنی به پلییورتانها……………………………………………………………… ۱۶
۱-۵٫ سنتز ترموپلاستیک پلییورتان…………………………………………………………………………………….. ۱۶
۱-۵-۱٫ روش پیش پلیمری (یا دومرحلهای )………………………………………………………… ۱۷
۱-۵-۱-۱٫ روش پلیمر شدن مذاب……………………………………………………………….. ۱۸
۱-۵-۱-۲٫ روش پلیمر شدن در حلال…………………………………………………………. ۱۸
۱-۵-۲………………………………………………………………………………………………… روش یک مرحلهای…….. ۱۸
۱-۵-۳٫ تولید صنعتی ترموپلاستیک پلییورتان……………………………………………… ۱۹
۱-۶٫ مورفولوژی ترموپلاستیک پلییورتان………………………………………………………………………….. ۱۹
۱-۷٫ خواص فیزیکی – مکانیکی ترموپلاستیک پلییورتان…………………………………………… ۲۰
۱-۷-۱………………………………………………………………………………………………………….. تغییرات دمایی…….. ۲۰
۱-۷-۲……………………………………………………………………………………………………….. خواص مکانیکی…….. ۲۰
۱-۷-۲-۱……………………………….. رفتار تنش – کرنش ترموپلاستیک پلییورتان…….. ۲۱
۱-۷-۲-۲……………………………….. میزان مانایی فشاری ترموپلاستیک پلییورتان…….. ۲۲
۱-۷-۲-۳………………………………………………………… سختی ترموپلاستیک پلییورتان…….. ۲۲
۱-۷-۳………………………………………………………….. خواص حرارتی ترموپلاستیک پلییورتان…….. ۲۲
۱-۷-۴……………………………………………… پایداری هیدرولیتیکی ترموپلاستیک پلییورتان…….. ۲۳
۱-۷-۵……………………………………………………… مقاومت شیمیایی ترموپلاستیک پلییورتان…….. ۲۴
سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی یورتان- خاک رس اصلاح شده
۱-۸٫ نانو ذرات و نانوکامپوزیتهای پلیمری……………………………………………………………………….. ۲۴
۱-۸-۱٫پرکنندههای نانوذرهای……………………………………………………………………………………. ۲۵
۱-۸-۱-۱٫ نانولولههای کربنی………………………………………………………………………….. ۲۶
۱-۸-۱-۲٫ نانو ذرات فلزی یا سرامیکی (سه بعدی)………………………………….. ۲۷
۱-۸-۱-۳٫ نانو سیلیکاتهای لایهای (صفحه مانند)………………………………….. ۲۷
۱-۹٫ نانوکامپوزیتهای ترموپلاستیک پلییورتان……………………………………………………………… ۲۸
۱-۹-۱٫ نانوکامپوزیتهای ترموپلاستیک پلییورتان- گرافیت…………………………… ۲۸
۱-۹-۲٫ نانوکامپوزیتهای ترموپلاستیک پلییورتان- نانو لولههای کربن………… ۲۹
۱-۱۰٫ نانوکامپوزیتهای ترموپلاستیک پلییورتان- نانو رس اصلاحشده…………………… ۳۰
۱-۱۰-۱٫ روشهای تولید نانوکامپوزیتهای ترموپلاستیک پلییورتان- نانو رس اصلاحشده ۳۱
الف- فرایند مذاب…………………………………………………………………………………………………. ۳۲
ب- پلیمرشدن درجا…………………………………………………………………………………………… ۳۲
ج- جایگیری بین لایهای از طریق ریختهگری حلالی………………………………… ۳۳
۱-۱۰-۲٫ واکنشپذیری خاک رس با مواد اولیهی ترموپلاستیک پلییورتان…. ۳۴
۱-۱۰-۳٫ اثر نانو ذرات رس بر ساختار و خواص فیزیکی مکانیکی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلییورتان ۳۶
فصل دوم: مواد و روشها…………………………………………………………………………… ۴۱
۲-۱٫ مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………. ۴۲
۲-۲٫ مواد مورد استفاده…………………………………………………………………………………………………………… ۴۳
۲-۲-۱٫ پلیال پلیاتری (پلی تتراهیدروفوران)………………………………………………………. ۴۳
۲-۲-۲٫ دیایزوسیانات (هگزا متیلن دیایزوسیانات)……………………………………………. ۴۴
۲-۲-۳٫ زنجیرگستراننده(۱و۴ بوتاندیال)…………………………………………………………….. ۴۴
۲-۲-۴٫ کاتالیست فلزی (۲- اتیل هگزانوات قلع)………………………………………………….. ۴۵
۲-۲-۵٫ نانوذرات رس مورد استفاده………………………………………………………………………….. ۴۶
۲-۳٫ روش تهیهی نمونهها………………………………………………………………………………………………………. ۴۶
۲-۳-۱…………………………………………………………….. تهیهی ترموپلاستیک پلییورتان خالص…….. ۴۶
۲-۳-۲………………………………………………… تهیهی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلییورتان…….. ۴۸
۲-۴٫ تجهیزات به کار گرفتهشده……………………………………………………………………………………………. ۴۸
۲-۵٫ تعیین گروههای عاملی ترموپلاستیک پلییورتانهای خالص توسط طیف FT-IR 49
۲-۶٫ بررسی نحوهی پخش خاک رس اصلاحشده C30B در نانوکامپوزیتهای ترموپلاستیک پلییورتان ۴۹
۲-۷٫ تعیین دماهای انتقال ترموپلاستیک پلییورتانهای خالص توسط آنالیز حرارتی DSC ۴۹
۲-۸٫ تعیین خواص کششی نمونههای ترموپلاستیک پلییورتان……………………………………. ۴۹
فصل سوم: نتایج و بحث……………………………………………………………………………. ۵۱
۳-۱٫ بررسی تغییرات ساختار شیمیایی با استفاده از طیف FT-IR…………………………….. 52
۳-۲٫ مورفولوژی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلییورتان- خاک رس اصلاحشده…….. ۵۵
۳-۳٫ مطالعهی رفتارهای دمایی ترموپلاستیک پلییورتان با استفاده از آزمون DSC 58
۳-۴٫ خواص مکانیکی نمونههای ترموپلاستیک پلییورتان……………………………………………… ۶۰
۳-۵٫ جمعبندی نتایج……………………………………………………………………………………………………………….. ۶۴
سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی یورتان- خاک رس اصلاح شده
فصل چهارم. نتیجهگیری و پیشنهادات…………………………………………………….. ۶۵
۴-۱٫ نتیجهگیری……………………………………………………………………………………………………………………….. ۶۶
الف- مورفولوژی و ساختار شیمیایی……………………………………………………………………………………… ۶۶
ب- مطالعات رفتار حرارتی……………………………………………………………………………………………………….. ۶۷
ج- خواص مکانیکی……………………………………………………………………………………………………………………. ۶۷
۴-۲٫ پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………. ۶۸
فهرست منابع فارسی……………………………………………………………………………….. ۶۹
فهرست منابع انگلیسی…………………………………………………………………………….. ۷۰
فهرست جدولها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
جدول (۱-۱): ساختار برخی از زنجیرگسترانندهها……………………………………………………………. ۱۴
جدول (۱-۲): خواص حرارتی ترموپلاستیک پلییورتان………………………………………………….. ۲۳
فصل دوم. مواد و روشها
جدول (۲-۱): مشخصات ظاهری و خواص پلیال مورد استفاده در این تحقیق……….. ۴۳
جدول (۲-۲): مشخصات ظاهری و خواص دیایزوسیانات(HDI) مورد استفاده در این تحقیق ۴۴
جدول (۲-۳): مشخصات زنجیرگستراننده بوتاندیال مورد استفاده در این تحقیق.. ۴۵
جدول (۲-۴): مشخصات کاتالیست فلزی ۲- اتیل هگزانوات قلع مورد استفاده……….. ۴۵
جدول (۲-۵): مشخصات خاک رس اصلاحشده Cloisite30B مورد استفاده……… ۴۶
جدول (۲-۶): فرمولاسیونهای استفاده شده برای تهیهی ترموپلاستیک پلییورتانهای مختلف ۴۷
فصل سوم. نتایج و بحث
جدول (۳-۱): میزان نواحی سخت، دمای انتقال شیشهای، دماهای ذوب ناحیه نرم و سخت برای نمونههای TPU1 و TPU2…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 59
جدول (۳-۲): مدول یانگ و کرنش در نقطهی شکست و استحکام کششی برای نمونهی TPU1 ۶۱
جدول (۳-۳): مدول یانگ و کرنش در نقطهی شکست و استحکام کششی برای نمونهی TPU2 ۶۱
فهرست شکلها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
شکل (۱-۱): کاربردهای مختلف پلییورتان در صنایع مختلف………………………………………… ۴
شکل(۱-۲): ساختار ایزوسیاناتهای مهم………………………………………………………………………………. ۸
شکل(۱-۳): برخی از واکنشهای ایزوسیاناتها…………………………………………………………………. ۱۰
شکل (۱-۴): ساختار شیمیایی برخی از پلیالهای پلیاتری…………………………………………. ۱۲
شکل (۱-۵): ارتباط میان وزن مولکولی ترموپلاستیک پلییورتان با نسبت میان NCO/OH ۱۷
شکل (۱-۶): وابستگی دمایی خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلییورتان در دماهای مختلف ۲۱
شکل(۱-۷): انواع پرکنندههای نانوذرهای…………………………………………………………………………….. ۲۵
سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی یورتان- خاک رس اصلاح شده
شکل (۱-۸): تصاویری از ساختار و سطح مقطع SWNT و MWNT…………………… 26
شکل(۱-۹): نحوه اصلاح و اضافه کردن گرافیت به ترموپلاستیک پلییورتان…………… ۲۹
شکل (۱-۱۰): ساختارهای متصور برای نانوکامپوزیت پلیمری- نانو خاک رس اصلاحشده ۳۰
شکل (۱-۱۱): شمایی از مراحل سنتز نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلییورتان- نانو خاک رس ۳۳
شکل (۱-۱۲): بررسی واکنش خاک رس با پیش پلیمر توسط آزمون FTIR…………. 35
شکل (۱-۱۳): تشکیل پیوند هیدروژنی میان زنجیرههای پلییورتان با خاک رس….. ۳۶
شکل(۱-۱۴): طیف XRD مربوط به نانو خاک رس اصلاحشده Cloisite 30B… 37
شکل(۱-۱۵): طیف XRD مربوط به نانو خاک رس اصلاحشده Cloisite 30B… 40
فصل دوم. مواد و روشها
شکل (۲-۱): شمای کلی از مراحل تهیهی ترموپلاستیک پلییورتان خالص…………….. ۴۷
فصل سوم. نتایج و بحث
شکل (۳-۱): طیفهای FT-IR برای نمونههایTPU1 و TPU1………………………… 52
شکل (۳-۲): طیفهای FTIR برای نمونهی TPU1 در دو حالت قبل و بعد از پخت کامل ۵۳
شکل(۳-۳): طیفهای FTIR نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 همراه با ۱ و ۳ درصد وزنی نانو خاک رس اصلاحشده…………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۵۴
شکل(۳-۴): طیفهای FTIR نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 همراه با ۱ و ۳ درصد وزنی نانو خاک رس اصلاحشده…………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۵۵
شکل (۳-۵): الگوهای XRD نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 در محدودهی o(10-2) ۵۶
شکل (۳-۶): الگوهای XRD نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 در محدودهی o(10-2) ۵۷
شکل (۳-۷): الگوهای XRD نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 در محدودهیo(40-10) ۵۷
شکل (۳-۸): الگوهای XRD نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 در محدودهی o(40-10) 58
شکل (۳-۹): آزمون DSC برای نمونههای TPU1 و TPU2…………………………………… 58
شکل (۳-۱۰): رفتار تنش- کرنش نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU1…………. 60
شکل (۳-۹): رفتار تنش- کرنش نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU2…………….. 61
شکل(۳-۱۲): مدول یانگ برای نمونههای TPU1 و TPU2 و نانوکامپوزیتی……….. ۶۲
شکل (۳-۱۳): مداخلهی لایههای خاک رس در تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین زنجیرهای پلییورتانی ۶۴
فهرست طرحها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
طرح(۱-۱): واکنش ایزوسیانات با گروه هیدروکسیل و تشکیل گروه یورتانی……………….. ۴
طرح(۱-۲): واکنش ایزوسیانات با الکل……………………………………………………………………………………. ۷
طرح(۱-۳): واکنش میان آمین و فسژن………………………………………………………………………………….. ۹
طرح(۱-۴): واکنش تولید پیش پلیمر پلییورتان………………………………………………………………. ۱۷
طرح (۱-۵): واکنش تولید پلیمر پلییورتان نهایی از پیش پلیمر………………………………….. ۱۸
فصل اول
کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
۱-۱٫ مقدمهای بر پلییورتانها
از زمان کشف پلییورتانها در اواخر دههی سی قرن بیستم تاکنون، این پلیمرها همواره به دلیل خواص ویژه و منحصربهفرد خود مورد توجه جدی بودهاند. تا
اواسط دههی ۷۰ میلادی پلییورتان به دلیل قیمت بالای آنها در کاربردهای ویژهای مصرف میشدند
ولی پس از آن دامنهی تولید آنها بهسرعت گسترش یافت و در زمینههای مختلف صنعتی مورد بهرهبرداری قرارگرفتهاند [۶-۱].
پلییورتانها، پلیمرهایی هستند که امروزه بهعنوان فیلم، الیاف، الاستومر و نظایر آن مورد استفاده قرار میگیرند [۸،۷].
اعتبار کشف پلییورتانها متعلق به پروفسور بایر آلمانی در سال ۱۹۳۷ میباشد. وی
با انجام واکنش بین دیایزوسیانات آلیفاتیک و دیالآلیفاتیک (گلیکول) و ۱،۴ بوتاندیال تحت شرایط رفلاکس نوعی پلیمر خطی با وزن مولکولی بالا و
سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی یورتان- خاک رس اصلاح شده
ویسکوزیتهی ذوب پایین به دست آورد که هماکنون به آن پلییورتان گفته میشود. این پلییورتان به روش مذاب تهیه شد[۱۱-۱].
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[۱،۸،۱۲].
اولین ترموپلاستیک پلییورتان با نام I-Rubber توسط شرکت Dupont و ICI در دههی ۴۰ میلادی به بازار عرضه شد. در این ترموپلاستیک پلییورتان از آب به عنوان زنجیرگستراننده، از نفتالین ۱و۵ دیایزوسیانات[۱] به عنوان دیایزوسیانات و یک
پلیاتر یا پلیاستر دیال با وزن مولکولی بالا استفاده شد. به دلیل بالا بودن دمای ذوب این پلیمر از دمای تخریب پیوند یورتانی، این نوع پلیمر را به عنوان
[۱] Naphthalene-1,5-Diisocyanate
اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی یورتان- خاک رس اصلاح شده”
سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی یورتان- خاک رس اصلاح شده
قیمت : تومان14,000
نقد وبررسی
نقد بررسی یافت نشد...