تحصيلات تکميلي

نام و نام خانوادگي : سعيد موسي زاده

دانشکده : فني و مهندسي

استاد راهنما : دكتر اميرحسين نوارچيان

تاريخ دفاع : 18/12/87

رشته و گرايش : مهندسي شيمي

استاد مشاور : دكتر فرهاد صادقي

بررسي آزمايشگاهي تاثير عوامل عملياتي بر روي خواص فيزيکي و مکانيکي نانو‌كامپوزيت پلي (وينيل الكل)- خاك رس (PVA/Clay)

چکيده

در پژوهش حاضر، هدف بررسي آزمايشگاهي تاثير عواملي عملياتي بر خواص فيزيکي و مکانيکي نانوکامپوزيت پلي (وينيل الکل) /خاک رس بوده است. اين تحقيق در دو مرحله انجام گرفت. زيرا خواص فيزيکي و مکانيکي نانوکامپوزيت پلي (وينيل الکل)/ خاک رس متناسب با وزن مولکولي، درجه هيدروليز و نحوه‌ي پخش لايه‌هاي سيليکاتي در ماتريس پلي (وينيل الکل) است.

در مرحله اول، پلي (وينيل استات) به روش پليمريزاسيون محلولي سنتز شده و سپس پلي ‌(وينيل‌ الکل) بوسيله الکوليز قليايي پلي ‌(وينيل ‌استات) توليد گرديده است. هدف بررسي تأثير عوامل واکنشي در حين پليمريزاسيون وينيل استات، بر روي درصد تبديل، درصد شاخه‌اي شدن گروه استيل مربوط به پلي (وينيل ‌استات) و وزن مولکولي عددي پلي‌ (وينيل ‌الکل) با استفاده از روش طراحي آزمايش‌ها و بکارگيري روش تاگوچي بوده است. عوامل واکنشي در نظر گرفته شده شامل زمان پليمريزاسيون، نسبت مولي آغازگر به مونومر و نسبت حجمي مونومر به حلال در پليمريزاسيون وينيل استات مي‌باشند. تحليل واريانس نتايج بيانگر اهميت بالاي تمامي اين عوامل بر درصد تبديل وينيل استات و ميزان شاخه‌اي شدن گروه استيل مربوط به پلي ‌(وينيل ‌استات) مي‌باشد. نسبت حجمي مونومر به حلال بيشترين تأثير را بر پاسخ‌هاي در نظر گرفته شده دارد. با افزايش اين نسبت، درصد تبديل وينيل استات، ميزان شاخه‌اي شدن گروه استيل پلي (وينيل استات)، و وزن مولکولي پلي (وينيل الکل) افزايش مي‌يابد. در اين مرحله شرايط بهينه براي بيشينه کردن وزن مولکولي پلي (وينيل الکل) تعيين گرديد.

شرايط بدست آمده در اين مرحله براي توليد پلي (وينيل استات) در مرحله دوم استفاده شد. هدف از مرحله دوم بررسي تأثير عوامل در نظر گرفته شده بر درصد هيدروليز و خواص مکانيکي نانوکامپوزيت نهايي با بکارگيري روش تاگوچي بوده است. عوامل در نظر گرفته شده در اين مرحله شامل روش توليد نانوکامپوزيت، درصد خاک رس، دما و زمان واکنش صابوني شدن مي‌باشند. تحليل آماري نتايج بيانگر وابستگي شديد درصد هيدروليز پلي (وينيل الکل) به دماي صابوني شدن و وابستگي شديد خواص مکانيکي نانوکامپوزيت به درصد خاک رس مي‌باشد. بجز روش توليد نانوکامپوزيت، تمامي عوامل در نظر گرفته شده تأثير زيادي بر خواص مکانيکي نانوکامپوزيت توليدي دارند.

ساختار شيميايي پلي (وينيل استات)، پلي (وينيل الکل) و نانوکامپوزيت توليدي به وسيله طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) مورد بررسي قرار گرفت. مورفولوژي و ريزساختار نانوکامپوزيت توليد شده تحت شرايط بهينه، به وسيله آناليز پراش پرتو ايکس و تصاوير ميکروسکوپي گرفته شده توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) بررسي شد. نتايج بيانگر پخش ورقه‌اي لايه‌هاي سيليکاتي در ماتريس پلي (وينيل الکل) مي‌باشد. پايداري حرارتي پليمر خالص و نانوکامپوزيت توليدي تحت شرايط بهينه، توسط روش گرما سنجي وزني (TGA) مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان دهنده افزايش پايداري حرارتي پلي (وينيل الکل) با افزايش لايه‌هاي سيليکاتي در ماتريس اين پليمر مي‌باشد. همچنين بررسي شفافيت نوري پلي (وينيل الکل) خالص و نمونه‌هاي نانوکامپوزيت با درصد‌هاي مختلف خاک رس توسط طيف سنجي ماوراي بنفش- مرئي، تأثير بسيار ناچيز حضور لايه‌هاي سيليکاتي را بر شفافيت فيلم نشان داد. نتايج آزمايش صورت گرفته براي مقايسه مقاومت در برابر محلول‌هاي قليايي فيلم پلي (وينيل الکل) و نانوکامپوزيت توليدي در شرايط بهينه، بيانگر مقاومت بيشتر فيلم نانوکامپوزيت در محلول‌ قليايي مي‌باشد.

کلمات کليدي: نانوکامپوزيت, پلي (وينيل الکل), مونت موريلونيت، خواص مکانيکي، طراحي آزمايش‌ها.