ساخت نانو كامپوزيت هاي الاستومري NR/SBR تقويت شده با الياف كوتاه نايلون و نانو صفحات سيليكاتي كلي

جهت تقويت و افزايش خواص نانو كامپوزيت، از نانو فيلرها استفاده مي شود. يكي از اين نانو فيلرها كه در دهه ي اخير مورد توجه فراوان قرار گرفته است، نانو لوله كربن مي باشد. ولي نانو لوله هاي كربني به دليل دارا بودن مساحت سطح زياد و همچنين بالا بودن فعاليت سطحي آن تمايل به تجمع و كلوخگي داشته و در نتيجه هنگام استفاده از اين نانو فيلر در ماتريس، خواص نانو كامپوزيت حاصل كاهش مي يابد. يكي از روش هاي غلبه بر اين مشكل، بهبود و اصلاح روش بخش نانو لوله در ماتريس مي باشد . در اين اختراع از نانو لوله كربن چند ديواره كربوكسيله شده استفاده شد كه در ماتريس لاستيكي اتيلن- پروپيلن دي ان منومر بكار رفت. براي حل مشكل پخش نانو لوله در لاستيك از عامل جفت كننده وينيل متوكسي سيلان استفاده گرديد. فرايند اختلاط در مخلوط كن داخلي انجام شد و وينيل سيلان به عنوان يك پل از يك سمت با مانريس EPDM و از سمت ديگر با نانو لوله كربوكسيل شده پيوند كوالانسي برقرار كرد. ادامه فرايند اختلاط و افزودن ساير اجزاء مثل سيستم پخت و شتاب دهنده بر روي غلتك صورت گرفت. پس از تهيه آميزه نانو كامپوزيت، براي تاييد عملات پيوند زني آزمون طيف سنجي FT-IR انجام گرفت. در ادامه مطالعه خواص مكانيكي، مورفولوژيكي (آزمون SEM) و رئولوژيكي (آزمون RPA) صورت گرفت . بررسي ها نشان داد كه با افزودن عامل جفت كننده وينيل سيلان، توانسته ايم به برهم كنش يكنواخت و همگن نانو لوله در بستر ماتريس دست يابيم و در نتيجه خواص فيزيكي- مكانيكي نانو كامپوزيت بهبود يافت. عمليات پيوند زني نيز باعث شد كه مورفولوژي سطح شكست زبرتر شود كه به معني ايجاد برهم كنش قوي بين نانو لوله و ماتريس مي باشد .

بخش عمده‌اي از نرم‌كننده‌هايي كه در آميزه‌هاي لاستيكي بكار مي‌رود، روغن‌هاي نفتي مي‌باشند. دلايل متفاوتي براي اين انتخاب وجود دارد. از جمله اينكه اين نرم‌كننده‌ها چند منظوره بوده و از لحاظ اقتصادي نيز به صرفه هستند، همچنين به راحتي قابل استفاده در طيف وسيعي از محصولات لاستيكي مي‌باشند. ولي متاسفانه اخيراً به دليل مشكلات زيست‌محيطي و سرطان‌زايي اين روغن‌ها، استفاده از آنها در صنايع لاستيكي با محدوديت مواجه شده‌است به گونه‌اي كه اتحاديه اروپا و موسسه بين‌المللي تحقيقات سرطان، احتمال سرطان‌زا بودن اين روغن‌ها را گزارش كرده‌اند. به همين دليل استفاده از روغن‌هاي نفتي در آميزه‌هاي لاستيكي از سال 2010 با ممنوعيت مواجه شده است، لذا براي غلبه بر اين مشكل، جايگزيني روغن‌هاي گياهي به عنوان نرم‌كننده در قطعات لاستيكي راهكار مناسبي به‌نظر مي‌رسد. در اين اختراع از روغن‌گياهي كلزا به عنوان نرم‌كننده (Plasticizer) در آميزه الاستومري بر پايه لاستيك NR/SBR استفاده شد. فرايند اختلاط در داخل مخلوط‌كن صورت گرفت و روغن‌گياهي كلزا در ابتدا با دوده مخلوط و سپس وارد مخلوط‌كن گرديد. ادامه فرايند اختلاط و افزودن ساير اجزاء مثل سيستم پخت و شتاب‌دهنده بر روي غلتك آزمايشگاهي صورت گرفت. پس از تهيه آميزه الاستومري، براي تاييد موفقيت‌آميز بودن فرايند توليد‌، مطالعه خواص مكانيكي و رئولوژيكي صورت گرفت. بررسي‌ها نشان‌داد كه با اضافه‌كردن روغن گياهي كلزا توانسته‌ايم به پخش يكنواخت و همگن اجزاء در بستر ماتريس دست‌يابيم و در نتيجه خواص فيزيكي- مكانيكي آميزه بهبود يافت. اضافه‌كردن روغن كلزا همچنين سبب شده كه زمان پخت آميزه نهايي كاهش يابد كه به معني صرفه‌جويي در زمان توليد مي‌باشد.

نانو كامپوزيت هاي ترموپلاستيك الاستومر بر پايه NBR/PVC و نانو لوله كربني تك ديواره كه به صورت ديناميكي پخت شده توسط مخلوط كن داخلي برابندر تهيه شدند. اثر تركيب درصدهاي متفاوت نانو لوله كربني بر روي خواص مكانيكي (مدول - استحكام كششي - ازدياد طول در شكست - سختي و ...) آميزه هاي تهيه شده مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه مدول و استحكام كششي و ازدياد طول در شكست و سختي با افزايش نانو لوله كربني تك ديواره افزايش مي يابد. براي مطالعه مورفولوژي اني آميزه ها و تاثير نانو لوله كربني تك ديواره روي ساختار آنها از Scanning Electron Microscopy(SEM و Transmission Electron Microscopy استفاده شد. نتايج مطالعات نشان داد كه نانو لوله هاي كربني به طور يكنواخت در ماتريس پليمري پخش شده اند. نتايج DMTA نشان داد كه با افزودن نانو لوله كربني تك ديواره به آميزه آكريلونيتريل بوتادي ان / پلي وينيل كلرايد مدول لاستيك افزايش مي يابد كه اين نشان از ايجاد بر هم كنشهاي قوي بين نانو لوله كربني با ماتريس پليمر در طول اختلاط مذاب است.

با توجه به ضعف پلي پروپيلن در مقاومت ضربه در دماهاي پايين در عين دارا بودن خواص مطلوب چقرمه سازي با لاستيك EPDM پيشنهاد شده است كه منجر به كاهش مدول و سفتي محصول نهايي خواهد شد. جهت رفع اين معضل جزء سوم از ماده پلي آميد 6 در آلياژ توسط مخترع استفاده گرديده است. با توجه به نقش كليدي ريز ساختار در خواص فيزيكي / مكانيكي آلياژها و از آنجا كه مدل هاي موجود در منابع براساس داده هاي ارائه شده در اين اختراع جهت پيش بيني ريز ساختار اين آلياژها قابل اعتماد نيستند، آلياژهاي سازگار شده بر پايه PP/EPDM/PA6 براي اولين بار در ايران توسط مخترعين حاضر توليد شده و مدل جديدي براي پيش بيني ريز ساختار آنها با تكيه بر اثر كشش بين سطحي ارائه گرديد لازم به ذكر است كه اين آلياژها در صنايع الكترونيك و خودروسازي (بطور مثال سپر خودروهاي پژو و پرايد) كاربرد دارد و معرفي مدلي جامع جهت پيش بيني ريز ساختار آنها منجر به كاهش هزينه هاي صنايع مربوطه و در عين حال كنترل پذيري كيفيت محصول خواهند گرديد.

با توجه به ضعف پلي پروپيلن در مقاومت ضربه به ويژه در دماهاي پايين در عين دارا بودن خواص مطلوب، چقرمه سازي با لاستيك EPDM پيشنهاد شده است كه منجر به كاهش مدول و سفتي محصول نهايي خواهد شد. جهت رفع اين معضل جزء سوم از ماده پلي آميد 6 در آلياژ و از آنجا كه مدل هاي موجود در منابع براساس داده هاي ارائه شده در اين اختراع جهت پيش بيني ريزساختار آلياژهاي مذكور قابل اعتماد نيستند، آلياژهاي سازگار شده بر پايه PP/EPDM/PA6 براي اولين بار در ايران توسط مخترعين حاضر توليد شده و مدل جديدي براي پيش بيني ريز ساختار آنها با تكيه بر اثر شرايط فرايندي ارائه گرديد لازم به ذكر است كه اين آلياژها در صنايع الكترونيك و خودروسازي (بطور مثال سپر خودروهاي پژو و پرايد) كاربرد دارد و معرفي مدلي جامع جهت پيش بيني ريز ساختار آنها منجر به كاهش هزينه هاي صنايع مربوطه و در عين حال كنترل پذيري كيفيت محصول خواهند گرديد.

در اين كار پژوهشي براي اولين بار در ايران توانستيم در زمان پخت بهينه، زمان برشتگي و گشتاور، مدول، سايش، خستگي، سختي و جهندگي بهبود حاصل كنيم. كه با رسيدن به اين خواص مكانيكي بتوانيم شاهد افزايش در توليد قطعاتي با اين مكانيزم در صنعت باشيم. در آزمون رئولوژي نيز افزودن ذرات نانوخاك رس، منجر به رفتار افزايشي ويسكوزيته و مدول برشي شد كه اين نشان دهنده اثر تقويت كنندگي اين نانوذره در مقياس نانو مي باشد.

خلاصه در پرونده يافت نشد به تصوير شرح وتوصيف مراجعه شود.