پایان نامه سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی-یورتان- خاک رس اصلاح شده

اختصاصی از حامی فایل پایان نامه سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی-یورتان- خاک رس اصلاح شده دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:92

پایان نامه کارشناسی ارشد «M.Sc.»
گرایش: مهندسی پلیمر

فهرست مطالب:
فصل اول: کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق    1
1-1. مقدمه بر پلی¬یورتان¬ها    2
1-2. شیمی پلی¬یورتان¬ها    4
1-3. ترموپلاستیک پلی¬یورتان و کاربرد آن    5
1-4. شیمی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    7
1-4-1. دی‌ایزوسیانات¬ها    8
1-4-2. پلی‌ال‌ها    11
1-4-2-1. پلی¬ال¬های پلی¬اتری    11
1-4-2-2. پلی‌ال‌های پلی¬استری    12
1-4-3. زنجیرگستراننده    13
1-4-4. کاتالیزورها    14
الف- کاتالیزورهای اسیدی    15
ب- کاتالیزورهای بازی    15
ج- کاتالیزورهای آمینی    15
د- کاتالیزورهای فلزی    16
1-4-5.    سایر مواد افزودنی به پلی¬یورتان¬ها    16
1-5. سنتز ترموپلاستیک پلی‌یورتان    16
1-5-1.    روش پیش پلیمری (یا دومرحله‌ای )    17
1-5-1-1. روش پلیمر شدن مذاب    18
1-5-1-2. روش پلیمر شدن در حلال    18
1-5-2.    روش یک مرحله‌ای    18
1-5-3.    تولید صنعتی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    19
1-6. مورفولوژی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    19
1-7. خواص فیزیکی –  مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان    20
1-7-1.    تغییرات دمایی    20
1-7-2.    خواص مکانیکی    20
1-7-2-1.    رفتار تنش – کرنش ترموپلاستیک پلی¬یورتان    21
1-7-2-2.    میزان مانایی فشاری ترموپلاستیک پلی¬یورتان    22
1-7-2-3.    سختی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    22
1-7-3.    خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    22
1-7-4.    پایداری هیدرولیتیکی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    23
1-7-5.    مقاومت شیمیایی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    24
1-8. نانو ذرات و نانوکامپوزیت‌های پلیمری    24
1-8-1.پرکننده‌های نانوذره‌ای    25
1-8-1-1. نانولوله‌های کربنی    26
1-8-1-2. نانو ذرات فلزی یا سرامیکی (سه بعدی)    27
1-8-1-3. نانو سیلیکات‌های لایه¬ای (صفحه مانند)    27
1-9. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان    28
1-9-1. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- گرافیت    28
1-9-2. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو لوله¬های کربن    29
1-10. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو رس اصلاح¬شده    30
1-10-1. روش¬های تولید نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو رس اصلاح¬شده    31
الف- فرایند مذاب    32
ب- پلیمرشدن درجا    32
ج- جایگیری بین لایه‌ای از طریق ریخته¬گری حلالی    33
1-10-2. واکنش¬پذیری خاک رس با مواد اولیه¬ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان    34
1-10-3. اثر نانو ذرات رس بر ساختار و خواص فیزیکی مکانیکی نانوکامپوزیت  ترموپلاستیک پلی-یورتان    36
فصل دوم: مواد و روش‌ها    41
2-1. مقدمه    42
2-2. مواد مورد استفاده    43
2-2-1. پلی‌ال پلی‌اتری (پلی تتراهیدروفوران)    43
2-2-2. دی¬ایزوسیانات (هگزا متیلن دی¬ایزوسیانات)    44
2-2-3. زنجیرگستراننده(1و4 بوتان‌دی‌ال)    44
2-2-4. کاتالیست فلزی (2- اتیل هگزانوات قلع)    45
2-2-5. نانوذرات رس مورد استفاده    46
2-3.    روش تهیه¬ی نمونه‌ها    46
2-3-1.    تهیه¬ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان خالص    46
2-3-2.    تهیه¬ی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی‌یورتان    48
2-4. تجهیزات به کار گرفته‌شده    48
2-5. تعیین گروه‌های عاملی ترموپلاستیک پلی‌یورتان¬های خالص توسط طیف FT-IR    49
2-6. بررسی نحوه¬ی پخش خاک رس اصلاح‌شده C30B  در نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان    49
2-7. تعیین دماهای انتقال ترموپلاستیک پلی‌یورتان¬های خالص توسط آنالیز حرارتی DSC     49
2-8. تعیین خواص کششی نمونه¬های ترموپلاستیک پلی‌یورتان    49
فصل سوم: نتایج و بحث    51
3-1. بررسی تغییرات ساختار شیمیایی با استفاده از طیف FT-IR    52
3-2. مورفولوژی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی¬یورتان- خاک رس اصلاح‌شده    55
3-3. مطالعه¬ی رفتارهای دمایی ترموپلاستیک پلی¬یورتان با استفاده از آزمون DSC    58
3-4. خواص مکانیکی نمونه¬های ترموپلاستیک پلی‌یورتان    60
3-5. جمع‌بندی نتایج    64
فصل چهارم. نتیجه¬گیری و پیشنهادات    65
4-1. نتیجه‌گیری    66
الف- مورفولوژی و ساختار شیمیایی    66
ب- مطالعات رفتار حرارتی    67
ج- خواص مکانیکی    67
4-2. پیشنهادات    68
فهرست منابع فارسی    69
فهرست منابع انگلیسی    70


فهرست جدول ها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
جدول (1-1): ساختار برخی از زنجیرگستراننده¬ها    14
جدول (1-2): خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی‌یورتان    23
فصل دوم.  مواد و روش‌ها
جدول (2-1): مشخصات ظاهری و خواص پلی‌ال مورد استفاده در این تحقیق    43
جدول (2-2): مشخصات ظاهری و خواص دی¬ایزوسیانات(HDI) مورد استفاده در این تحقیق    44
جدول (2-3): مشخصات زنجیرگستراننده بوتان‌دی‌ال مورد استفاده در این تحقیق    45
جدول (2-4): مشخصات کاتالیست فلزی 2- اتیل هگزانوات قلع مورد استفاده    45
جدول (2-5): مشخصات خاک رس اصلاح‌شده  Cloisite30B مورد استفاده    46
جدول (2-6): فرمولاسیون¬های استفاده شده برای تهیه¬ی ترموپلاستیک پلی¬یورتان¬های مختلف    47
فصل سوم. نتایج و بحث
جدول (3-1): میزان نواحی سخت، دمای انتقال شیشه¬ای، دماهای ذوب ناحیه نرم و سخت برای نمونه¬های TPU1 و TPU2    59
جدول (3-2): مدول یانگ و کرنش در نقطه¬ی شکست و استحکام کششی برای نمونه¬ی TPU1    61
جدول (3-3): مدول یانگ و کرنش در نقطه¬ی شکست و استحکام کششی برای نمونه¬ی TPU2    61

فهرست شکل ها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
شکل (1-1): کاربردهای مختلف پلی¬یورتان در صنایع مختلف    4
شکل(1-2): ساختار ایزوسیانات¬های مهم    8
شکل(1-3): برخی از واکنش¬های ایزوسیانات¬ها    10
شکل (1-4): ساختار شیمیایی برخی از پلی‌ال‌های پلی¬اتری    12
شکل (1-5): ارتباط میان وزن مولکولی ترموپلاستیک پلی¬یورتان با نسبت میان NCO/OH    17
شکل (1-6): وابستگی دمایی خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان در دماهای مختلف    21
شکل(1-7): انواع پرکننده¬های نانوذره¬ای    25
شکل (1-8): تصاویری از ساختار و سطح مقطع SWNT و MWNT    26
شکل(1-9): نحوه اصلاح و اضافه کردن گرافیت به ترموپلاستیک پلی‌یورتان    29
شکل (1-10): ساختارهای متصور برای نانوکامپوزیت پلیمری- نانو خاک رس اصلاح¬شده    30
شکل (1-11): شمایی از مراحل سنتز نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو خاک رس    33
شکل (1-12): بررسی واکنش خاک رس با پیش پلیمر توسط آزمون FTIR    35
شکل (1-13): تشکیل پیوند هیدروژنی میان زنجیره¬های پلی‌یورتان با خاک رس    36
شکل(1-14): طیف XRD مربوط به نانو خاک رس اصلاح¬شده Cloisite 30B    37
شکل(1-15): طیف XRD مربوط به نانو خاک رس اصلاح¬شده Cloisite 30B    40
فصل دوم.  مواد و روش‌ها
شکل (2-1): شمای کلی از مراحل تهیه¬ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان خالص    47
فصل سوم. نتایج و بحث
شکل (3-1): طیف¬های FT-IR  برای نمونه¬هایTPU1  و TPU1    52
شکل (3-2): طیف¬های FTIR برای نمونه¬ی TPU1 در دو حالت قبل و بعد از پخت کامل    53
شکل(3-3): طیف¬های FTIR نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 همراه با 1 و 3 درصد وزنی نانو خاک رس اصلاح¬شده    54
شکل(3-4): طیف¬های FTIR نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 همراه با 1 و 3 درصد وزنی نانو خاک رس اصلاح¬شده    55
شکل (3-5): الگوهای XRD نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 در محدوده¬ی o(10-2)    56
شکل (3-6): الگوهای XRD نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 در محدوده¬ی o(10-2)    57
شکل (3-7): الگوهای XRD نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 در محدوده¬یo(40-10)    57
شکل (3-8): الگوهای XRD نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 در محدوده¬ی o(40-10)    58

شکل (3-9): آزمون DSC برای نمونه¬های TPU1 و TPU2    58
شکل (3-10): رفتار تنش- کرنش نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1    60
شکل (3-9): رفتار تنش- کرنش نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2    61
شکل(3-12): مدول یانگ برای نمونه¬های TPU1 و TPU2 و نانوکامپوزیتی    62
شکل (3-13): مداخله¬ی لایه¬های خاک رس در تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین زنجیرهای پلی¬یورتانی        64


فهرست طرح ها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
طرح(1-1): واکنش ایزوسیانات با گروه هیدروکسیل و تشکیل گروه یورتانی    4
طرح(1-2): واکنش ایزوسیانات با الکل    7
طرح(1-3): واکنش میان آمین و فسژن    9
طرح(1-4): واکنش تولید پیش پلیمر پلی¬یورتان    17
طرح (1-5): واکنش تولید پلیمر پلی¬یورتان نهایی از پیش پلیمر    18

چکیده
در این مطالعه، رفتار فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی¬یورتان- خاک رس اصلاح-شده با ترکیب¬های مولی متفاوت مواد اولیه بررسی شد. برای تهیه¬ی نانوکامپوزیت، ابتدا نانو خاک رس اصلاح¬شده¬ی Cloisite 30B به ایزوسیانات افزوده شده و سپس با اضافه کردن پلی¬ال و بوتان¬دی¬ال همراه با کاتالیست به آن، نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی¬یورتان تهیه گردید. مورفولوژی و ساختار شیمیایی نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی به‌وسیله‌ی طیف¬های FTIR و XRD مطالعه گردید. رفتارهای دمایی نمونه¬های خالص ترموپلاستیک پلی¬یورتان به‌وسیله‌ی آزمون DSC مطالعه گردید. آزمون¬های تنش- کرنش بر روی نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی اعمال گردید. مطالعات FTIR، گروه¬های عاملی موجود در ترموپلاستیک پلی¬یورتان و نمونه¬های نانوکامپوزیتی، تشکیل پیوند یورتانی را تأیید کردند. طیف XRD نمونه¬های ترموپلاستیک پلی¬یورتان- خاک رس اصلاح¬شده، احتمال پخش مناسب نانو ذرات در ساختار پلیمری و وجود بلورینگی در نمونه¬ها را نشان داد. نمونه¬ها در آزمون DSC در محدوده¬ی 50 تا oC250 با نرخ oC/min 10 حرارت داده شدند. در این آزمون دمای ذوب نواحی سخت و نرم و دمای انتقال شیشه¬ای تعیین شدند. مطابق این آزمون با افزایش میزان نواحی سخت ترموپلاستیک پلی¬یورتان، کاهش دمای انتقال شیشه¬ای و افزایش دمای ذوب نواحی سخت، مشاهده شد. نمونه¬ها در آزمون تنش- کرنش با نرخ کرنشmm/min 10 کشیده شدند تا نمودار تنش- کرنش آن¬ها به دست آید. با مقایسه¬ی منحنی¬های تنش- کرنش مشاهده شد که در یکی از نسبت¬های مولی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی¬یورتان، با افزایش نانو خاک رس اصلاح‌شده، به دلیل ممانعت این نانوذره از تشکیل پیوند هیدروژنی بین زنجیرهای پلی-یورتانی، مدول یانگ و کرنش در نقطه¬ی شکست کاهش می¬یابد. این در حالی است که در نسبت مولی دیگر، با افزایش نانوذره میزان مدول یانگ افزایش یافته است.