تحصيلات تکميلي

نام و نام خانوادگي : شراره صادقي اردكاني

دانشکده : فني و مهندسي

استاد راهنما : دکتر اميرحسين نوارچيان

تاريخ دفاع : 13/12/87

رشته و گرايش : مهندسي شيمي

استاد مشاور : دكتر محمدباقر تيموري

توليد نانوکامپوزيت پلي (متيل‌متاکريلات/ خاک‌رس) به روش پليمريزاسيون RAFT (پليمريزاسيون انتقال زنجير برگشت‌پذير افزايشي- تجزيه‌اي)

چکيده

نانوکامپوزيت‌هاي پليمري دسته جديدي از مواد مهندسي هستند که خواص فيزيکي, مکانيکي و حرارتي آنها نسبت به پليمر خالص به طور چشم‌گير بالاتر است. نانوکامپوزيت پليمر/ خاک‌رس يک از مهمترين انواع اين مواد است که شامل پايه پليمري و خاک با لايه‌هاي سيليکاتي است که در مقياس نانو در توده پليمري پخش مي گردد.

يکي از مهم‌ترين روش‌هاي توليد نانوکامپوزيت‌ها، روش پليمريزاسيون درجا است که با مکانيسم‌هاي مختلفي از جمله پليمريزاسيون راديکال آزاد معمول انجام مي‌گيرد. متيل‌متاكريلات (MMA) نيز به عنوان يک مونومر وينيلي مي‌تواند از اين طريق در حضور خاک‌رس پليمريزه شده و منجر به توليد هيبريد يا نانوکامپوزيت PMMA/clay ‌شود. منتها از معايب پليمريزاسيون راديکال آزاد اين است که اولاً با افزايش ميزان تبديل, وزن مولکولي کاهش مي‌يابد و ثانياً رسيدن به زنجيرهاي پليمري با توزيع وزن مولکولي باريک و شاخص پراکندگي (PDI) پايين، که بر خواص فيزيکي و مکانيکي محصول تأثيرگذار است, کار مشکلي است. اخيراً جهت رفع محدوديت‌هاي روش پليمريزاسيون راديكال‌ آزاد، مکانيسم‌هاي جديدي با عنوان "پليمريزاسيون راديكال ‌كنترل‌شده زنده " توسعه يافته که مهم‌ترين آن‌ها مکانيسم انتقال زنجير برگشت‌پذير افزايشي-‌تجزيه‌اي (RAFT) است.

در اين تحقيق نانوکامپوزيت پلي‌متيل‌متاکريلات/ خاک‌رس به روش پليمريزاسيون RAFT سنتز شده است. بدين منظور ابتدا با توجه به ساختار مونومر، عوامل RAFT مناسب, 3-(مورفولينو-4-کربوتيويل‌سولفانيل)-پروپيونيک اسيد متيل استر و دي‌اتيل-دي‌تيوکرباميک اسيد 2-کربامويل-اتيل استر، سنتز و توسط روش‌هاي تعيين نقطه ذوب، FTIR، 1H NMR و 13C NMR شناسايي گرديد. سپس با استفاده از آن، نمونه‌هاي پليمري PMMA به روش RAFT سنتز شد. همچنين از مونت‌موريلونيت اصلاح‌شده با يون آلکيل‌آمونيوم به عنوان پرکننده نانويي جهت افزودن به مونومر و توليد نانوکامپوزيت PMMA/clay استفاده گرديد. نتايج مطالعات سينتيکي نشان داد که عوامل RAFT به دليل ايجاد دوره القاء سرعت پليمريزاسيون را به ميزان کمي کاهش مي‌دهند. علاوه بر آن، افزودن 3% وزني خاک‌رس باعث کندي سينتيک مي‌شود که به احتمال زياد به دليل ممانعت فضايي لايه‌هاي سيليکاتي در برخورد ماکروراديکال‌ها به يکديگر مي‌باشد. سپس وزن‌مولکولي نمونه‌ها با انجام آزمايش‌ GPC تعيين شد که نتايج نشان‌دهنده نقش مؤثر عوامل RAFT در افزايش وزن‌مولکولي و کاهش PDI مي‌باشد. نتايج آزمايش‌هاي XRD و SEM مبين جايگيري مناسب زنجيرهاي پليمري بين لايه‌هاي سيليکاتي و تشکيل نانوکامپوزيت مي‌باشد. داده‌هاي حاصل از آزمون DMTA بيانگر کاهش در دماي انتقال شيشه نانوکامپوزيت PMMA/Clay نسبت به پليمر خالص است، که مي‌تواند به دليل اثر نرم‌کنندگي خاک‌رس، وجود مونومر تبديل نشده در پليمر و تغيير نظم فضايي پليمر باشد.

واژه‌هاي کليدي: پلي(متيل‌متاکريلات)، نانوکامپوزيت، خاک‌رس، پليمريزاسيون انتقال زنجير برگشت‌پذير افزايشي-‌تجزيه‌اي (RAFT)