سنتز و مشخصه‌يابي ژل نانوكامپوزيتي آكريل آميد/آكريليك اسيد-نانو رس: بررسي تأثير تركيب ژل نانوكامپوزيتي بر تورم و پايداري آن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پليمر

كارشناسي ارشد

چكيده: با توجه به اثبات كارايي ژل نانوكامپوزيتي آكريل آميد/آكريليك اسيد-نانو رس به عنوان عامل خودترميم‌شونده در پوشش‌هاي اپوكسي، ساخت و مشخصه‌يابي نمونه‌هايي از اين ژل نانوكامپوزيتي با تركيبات متفاوت محوريت اين پژوهش قرار گرفته است. در اين پژوهش، تركيب نمونه‌هاي ژل نانوكامپوزيتي آكريل آميد/آكريليك اسيد-نانو رس با تغيير سه عامل: نسبت جرمي آكريل آميد به آكريليك اسيد، مقدار عامل اتصال عرضي و مقدار نانو رس كلوزيت 30B با استفاده از روش طراحي آزمايش تاگوچي تعيين شده است. هدف اصلي اين پژوهش، بهينه‌سازي تركيب ژل نانوكامپوزيتي آكريل آميد/آكريليك اسيد-نانو رس به منظور دستيابي به نمونه‌اي با بيشترين تورم و پايداري در آب مي‌باشد. در اين پژوهش، اصلاح سطح نانو رس كلوزيت 30B با استفاده از عامل سيلاني 3-(تري‌متوكسي‌سيليل) پروپيل متااكريلات به منظور بهبود پراكنش نانوذرات در ماتريس پليمري و افزايش سازگاري آن‌ها انجام شده است. همچنين نمونه‌هاي ژل نانوكامپوزيتي آكريل آميد/آكريليك اسيد-نانو رس، به روش كوپليمريزاسيون راديكالي درجا ساخته شده‌اند و از N,N-متيلن بيس آكريل آميد به عنوان عامل ايجاد اتصالات عرضي استفاده شده است. به منظور بررسي اصلاح سطح نانو رس، ساختار شيميايي نمونه‌هاي ژل نانوكامپوزيتي و مورفولوژي نمونه‌ها از آزمون‌هاي طيف‌سنجي مادون قرمز تبديل فوريه، پراش پرتو ايكس، وزن‌سنجي حرارتي، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني و طيف‌سنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس استفاده شده است. همچنين به منظور بررسي ميزان تورم و پايداري نمونه‌ها، در دو حالت استفاده از آب مقطر و استفاده از محلول 3/5% وزني آب‌نمك (مشابه آب دريا)، آزمون تورم به روش وزن‌سنجي انجام شده كه نتايج آن براي تعيين تركيب بهينه ژل نانوكامپوزيتي مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نتايج آزمون طيف‌سنجي مادون قرمز تبديل فوريه، اصلاح سطح نانوذرات و سنتز موفقيت‌آميز ژل نانوكامپوزيتي را تأييد كرد. آزمون پراش پرتو ايكس افزايش فاصله بين صفحات نانو رس در اثر سيلانه شدن و همچنين حضور نانوذرات در ژل نانوكامپوزيتي را نشان داد. نتايج آزمون وزن‌سنجي حرارتي اصلاح سطح موفقيت‌آميز نانو رس و حضور نانوذرات در نمونه‌هاي ژل نانوكامپوزيتي را اثبات كرد كه نتايج آزمون طيف‌سنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس نيز همين مسئله را تأييد مي‌كند. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني ماهيت لايه‌اي نانو رس و نانو رس اصلاح سطح شده و ماهيت متخلخل سطح شكست ژل‌هاي نانوكامپوزيتي را نشان دادند و همچنين درصد تخلخل نمونه‌هاي ژل نانوكامپوزيتي با استفاده از همين تصاوير تعيين شد. با تحليل نتايج آزمون تورم با استفاده از نرم‌افزار Minitab Statistical، نحوه تأثير هر يك از عوامل نسبت مونومرها، مقدار عامل اتصال عرضي و مقدار نانوذره بر تورم و پايداري نمونه‌ها مورد بررسي قرار گرفت و مقادير بهينه براي هر عامل تعيين شد. در حالت انجام آزمون تورم در آب مقطر، مقدار مطلوب براي نسبت آكريل آميد به آكريليك اسيد برابر 0/96428، براي مقدار عامل اتصال عرضي برابر 0/04% وزني و براي مقدار نانو رس برابر 5% وزني مي‌باشد. همچنين در حالت انجام آزمون تورم در محلول 3/5% آب‌نمك، مقدار مطلوب براي نسبت آكريل آميد به آكريليك اسيد برابر 0/96428، براي مقدار عامل اتصال عرضي برابر 0/52% وزني و براي مقدار نانو رس برابر 5% وزني مي‌باشد. واژگان كليدي: ژل نانوكامپوزيتي- خودترميم‌شوندگي- نانو رس كلوزيت 30B- كوپليمر آكريل آميد/آكريليك اسيد- تورم ژل

222445

فرآورش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان