الف- فرایند مذاب32
ب- پلیمرشدن درجا32
ج- جایگیری بین لایه‌ای از طریق ریختهگری حلالی33
1-10-2. واکنشپذیری خاک رس با مواد اولیهی ترموپلاستیک پلی‌یورتان34
1-10-3. اثر نانو ذرات رس بر ساختار و خواص فیزیکی مکانیکی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلییورتان36
فصل دوم: مواد و روش‌ها41
2-1. مقدمه42
2-2. مواد مورد استفاده43
2-2-1. پلی‌ال پلی‌اتری (پلی تتراهیدروفوران)43
2-2-2. دیایزوسیانات (هگزا متیلن دیایزوسیانات)44
2-2-3. زنجیرگستراننده(1و4 بوتان‌دی‌ال)44
2-2-4. کاتالیست فلزی (2- اتیل هگزانوات قلع)45
2-2-5. نانوذرات رس مورد استفاده46
2-3.روش تهیهی نمونه‌ها46

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

2-3-1.تهیهی ترموپلاستیک پلی‌یورتان خالص46
2-3-2.تهیهی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی‌یورتان48
2-4. تجهیزات به کار گرفته‌شده48
2-5. تعیین گروه‌های عاملی ترموپلاستیک پلی‌یورتانهای خالص توسط طیف FT-IR49
2-6. بررسی نحوهی پخش خاک رس اصلاح‌شده C30B در نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان49
2-7. تعیین دماهای انتقال ترموپلاستیک پلی‌یورتانهای خالص توسط آنالیز حرارتی DSC 49
2-8. تعیین خواص کششی نمونههای ترموپلاستیک پلی‌یورتان49
فصل سوم: نتایج و بحث51
3-1. بررسی تغییرات ساختار شیمیایی با استفاده از طیف FT-IR52
3-2. مورفولوژی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلییورتان- خاک رس اصلاح‌شده55
3-3. مطالعهی رفتارهای دمایی ترموپلاستیک پلییورتان با استفاده از آزمون DSC58
3-4. خواص مکانیکی نمونههای ترموپلاستیک پلی‌یورتان60
3-5. جمع‌بندی نتایج64
فصل چهارم. نتیجهگیری و پیشنهادات65
4-1. نتیجه‌گیری66
الف- مورفولوژی و ساختار شیمیایی66
ب- مطالعات رفتار حرارتی67
ج- خواص مکانیکی67
4-2. پیشنهادات68
فهرست منابع فارسی69
فهرست منابع انگلیسی70
فهرست جدولها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
جدول (1-1): ساختار برخی از زنجیرگسترانندهها14
جدول (1-2): خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی‌یورتان23
فصل دوم. مواد و روش‌ها
جدول (2-1): مشخصات ظاهری و خواص پلی‌ال مورد استفاده در این تحقیق43
جدول (2-2): مشخصات ظاهری و خواص دیایزوسیانات(HDI) مورد استفاده در این تحقیق44
جدول (2-3): مشخصات زنجیرگستراننده بوتان‌دی‌ال مورد استفاده در این تحقیق45
جدول (2-4): مشخصات کاتالیست فلزی 2- اتیل هگزانوات قلع مورد استفاده45
جدول (2-5): مشخصات خاک رس اصلاح‌شده Cloisite30B مورد استفاده46
جدول (2-6): فرمولاسیونهای استفاده شده برای تهیهی ترموپلاستیک پلییورتانهای مختلف47
فصل سوم. نتایج و بحث
جدول (3-1): میزان نواحی سخت، دمای انتقال شیشهای، دماهای ذوب ناحیه نرم و سخت برای نمونههای TPU1 و TPU259
جدول (3-2): مدول یانگ و کرنش در نقطهی شکست و استحکام کششی برای نمونهی TPU161
جدول (3-3): مدول یانگ و کرنش در نقطهی شکست و استحکام کششی برای نمونهی TPU261
فهرست شکلها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
شکل (1-1): کاربردهای مختلف پلییورتان در صنایع مختلف4
شکل(1-2): ساختار ایزوسیاناتهای مهم8
شکل(1-3): برخی از واکنشهای ایزوسیاناتها10
شکل (1-4): ساختار شیمیایی برخی از پلی‌ال‌های پلیاتری12
شکل (1-5): ارتباط میان وزن مولکولی ترموپلاستیک پلییورتان با نسبت میان NCO/OH17
شکل (1-6): وابستگی دمایی خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان در دماهای مختلف21
شکل(1-7): انواع پرکنندههای نانوذرهای25
شکل (1-8): تصاویری از ساختار و سطح مقطع SWNT و MWNT26
شکل(1-9): نحوه اصلاح و اضافه کردن گرافیت به ترموپلاستیک پلی‌یورتان29
شکل (1-10): ساختارهای متصور برای نانوکامپوزیت پلیمری- نانو خاک رس اصلاحشده30
شکل (1-11): شمایی از مراحل سنتز نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو خاک رس33
شکل (1-12): بررسی واکنش خاک رس با پیش پلیمر توسط آزمون FTIR35
شکل (1-13): تشکیل پیوند هیدروژنی میان زنجیرههای پلی‌یورتان با خاک رس36
شکل(1-14): طیف XRD مربوط به نانو خاک رس اصلاحشده Cloisite 30B37
شکل(1-15): طیف XRD مربوط به نانو خاک رس اصلاحشده Cloisite 30B40
فصل دوم. مواد و روش‌ها
شکل (2-1): شمای کلی از مراحل تهیهی ترموپلاستیک پلی‌یورتان خالص47
فصل سوم. نتایج و بحث
شکل (3-1): طیفهای FT-IR برای نمونههایTPU1 و TPU152
شکل (3-2): طیفهای FTIR برای نمونهی TPU1 در دو حالت قبل و بعد از پخت کامل53
شکل(3-3): طیفهای FTIR نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 همراه با 1 و 3 درصد وزنی نانو خاک رس اصلاحشده54
شکل(3-4): طیفهای FTIR نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 همراه با 1 و 3 درصد وزنی نانو خاک رس اصلاحشده55
شکل (3-5): الگوهای XRD نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 در محدودهی o(10-2)56
شکل (3-6): الگوهای XRD نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 در محدودهی o(10-2)57
شکل (3-7): الگوهای XRD نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 در محدودهیo(40-10)57
شکل (3-8): الگوهای XRD نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 در محدودهی o(40-10)58
شکل (3-9): آزمون DSC برای نمونههای TPU1 و TPU258
شکل (3-10): رفتار تنش- کرنش نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU160
شکل (3-9): رفتار تنش- کرنش نمونههای خالص و نانوکامپوزیتی TPU261
شکل(3-12): مدول یانگ برای نمونههای TPU1 و TPU2 و نانوکامپوزیتی62
شکل (3-13): مداخلهی لایههای خاک رس در تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین زنجیرهای پلییورتانی64
فهرست طرحها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
طرح(1-1): واکنش ایزوسیانات با گروه هیدروکسیل و تشکیل گروه یورتانی4
طرح(1-2): واکنش ایزوسیانات با الکل7
طرح(1-3): واکنش میان آمین و فسژن9
طرح(1-4): واکنش تولید پیش پلیمر پلییورتان17
طرح (1-5): واکنش تولید پلیمر پلییورتان نهایی از پیش پلیمر18

فصل اول
کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق

1-1. مقدمهای بر پلییورتانها
از زمان کشف پلییورتانها در اواخر دههی سی قرن بیستم تاکنون، این پلیمرها همواره به دلیل خواص ویژه و منحصربه‌فرد خود مورد توجه جدی بوده‌اند. تا اواسط دههی 70 میلادی پلییورتان به دلیل قیمت بالای آن‌ها در کاربردهای ویژهای مصرف می‌شدند ولی پس از آن دامنه‌ی تولید آن‌ها به‌سرعت گسترش یافت و در زمینه‌های مختلف صنعتی مورد بهره‌برداری قرارگرفته‌اند [6-1].
پلییورتانها، پلیمرهایی هستند که امروزه به‌عنوان فیلم، الیاف، الاستومر و نظایر آن مورد استفاده قرار می‌گیرند [8،7].
اعتبار کشف پلی‌یورتان‌ها متعلق به پروفسور بایر آلمانی در سال 1937 می‌باشد. وی با انجام واکنش بین دیایزوسیانات آلیفاتیک و دیالآلیفاتیک (گلیکول) و 1،4 بوتاندیال تحت شرایط رفلاکس نوعی پلیمر خطی با وزن مولکولی بالا و ویسکوزیتهی ذوب پایین به دست آورد که هم‌اکنون به آن پلییورتان گفته می‌شود. این پلییورتان به روش مذاب تهیه شد[11-1].
همانند پیشرفت‌های دیگر علم شیمی پلیمر، روش‌های جدیدی برای تولید پلییورتان نیز مطرح شدند. اولین پلییورتان تولیدشده دارای دمای ذوب oC185 و با نام Igamid U تحت عنوان سنتز و Perlon U برای نام تجاری بود[1،8،12].
اولین ترموپلاستیک پلییورتان با نام I-Rubber توسط شرکت Dupont و ICI در دههی 40 میلادی به بازار عرضه شد. در این ترموپلاستیک پلییورتان از آب به عنوان زنجیرگستراننده، از نفتالین 1و5 دی‌ایزوسیانات1 به عنوان دیایزوسیانات و یک پلی‌اتر یا پلی‌استر دیال با وزن مولکولی بالا استفاده شد. به دلیل بالا بودن دمای ذوب این پلیمر از دمای تخریب پیوند یورتانی، این نوع پلیمر را به عنوان ترموپلاستیک پلییورتان در نظر نمی‌گیرند. پیشرفت اصلی زمانی بود که در سال 1958 برای اولین بار از دی فنیل متیلن 4و4 دی‌ایزوسیانات2 به عنوان دیایزوسیانات در تولید ترموپلاستیک پلییورتان استفاده شد[10-8].
واژهی پلییورتان به معنی پلیمری است که دارای پیوند یورتانی می‌باشد. درواقع، پلی‌یورتان‌ها در ساختمان مولکولی خود دارای گروه‌های یورتانی با توجه به ترکیبات شیمیایی زنجیره می‌باشند. پلی‌یورتان به‌طورمعمول علاوه بر گروه یورتانی شامل گروه‌های هیدروکربنی آروماتیک و آلیفاتیک، استرها، اترها، آمیدها، اوره و گروه‌های ایزوسیاناتی هم می‌باشد[8،1].
پلییورتانها در کاربردهای وسیعی مورداستفاده قرار می‌گیرند. شکل (1-1) نشان‌دهنده‌ی کاربردهای وسیع آن‌ها می‌باشد که به هفت گروه: قالب انعطاف‌پذیر، فوم سخت، ورقههای انعطاف‌پذیر، الاستومرهای جامد، قالب‌گیری تزریقی واکنشی (RIM)3، ماده پوششی و دوجزئی تقسیم میشوند[8،1].
شکل (1-1): کاربردهای مختلف پلییورتان در صنایع مختلف[8]
1-2. شیمی پلییورتانها
گروه ایزوسیانات میتواند با موادی که دارای هیدروژن فعال هستند و هم‌چنین با خود واکنش دهد[11،1]. زمانی که ایزوسیاناتها با موادی شامل حداقل دو هیدروژن فعال در هر مول واکنش می‌دهند، یک پلیمر به صورت فوم نرم یا سخت، الاستومرها، پوشش‌ها و چسبها تولید میشود[9]. طرح (1-1) نشان‌دهنده‌ی تشکیل پیوند یورتانی میباشد. بر اثر واکنش میان گروه ایزوسیاناتی با گروه هیدروکسیلی پیوند یورتانی به وجود میآید.

پیوند یورتانی گروه هیدروکسیل گروه ایزوسیانات
طرح (1-1): واکنش ایزوسیانات با گروه هیدروکسیل و تشکیل گروه یورتانی[8]
پلییورتان میتواند ساختار شیمیایی ترموپلاستیک یا ترموست و یا ساختار فیزیکی مانند فوم و الاستومر نرم را به خود بگیرد. ترکیب شیمیایی پلی‌یورتان بر اساس نوع ایزوسیانات و پلیال میتواند متفاوت باشد[8].
مهم‌ترین مزیت پلی‌یورتان، استحکام بالا در دمای پایین، خاصیت فوم شوندگی سریع و مقاومت در برابر ساییدگی، ازن، اکسیژن و مقاومت در حضور رطوبت می‌باشد[8].
1-3. ترموپلاستیک پلی‌یورتان و کاربرد آن
ترموپلاستیک پلییورتانها، پلییورتانهایی هستند که اخیراً درزمینه‌ی فنّاوری یورتانها توسعه‌یافته‌اند. این پلیمرها معمولاً از واکنش یک دیایزوسیانات، یک پلیال (پلیاتر یا پلیاستر) که در انتهای زنجیر پلیمری خود عامل -OH دارد و یک زنجیرگستراننده مانند 1و4 بوتان‌دی‌ال، با وزن مولکولی کم‌ به دست میآید[1].
ترموپلاستیک پلییورتان اولین ماده‌ی الاستومری همگن میباشد که می‌تواند به‌وسیله‌ی روشهای متداولی که برای تولید ترموپلاستیکها مورد استفاده قرار میگیرد، تولید شود. طبق تعریف، ترموپلاستیک پلییورتان به‌عنوان پلی مابین لاستیک و پلاستیک است. با وجود اینکه این مواد عملکرد لاستیکی دارند، می‌توانند به‌عنوان یک ترموپلاستیک فرآیند شوند. این پلیمر از نوع ترموپلاستیک الاستومرها و دارای درجه‌ی بالایی از انعطاف‌پذیری هستند که با ساختار شبکهای به هم وصل میشوند. زمانی که فشار خارجی بر روی یک الاستومر وارد می‌شود، الاستومر ایدهال فقط پاسخ الاستیک نشان می‌دهد، در صورتی که الاستومرهای واقعی پاسخ نیمه الاستیک و ویسکوالاستیک نیز از خود نشان میدهند. زمانی که شاخه‌ها به صورت شبکهای به هم وصل میشوند، سیستم ویژگیهای شبه جامد پیدا میکند که در این حالت شاخهها از جریان پیدا کردن در اثر فشار خارجی، جلوگیری می‌کنند. این پلیمرها همانند یک لاستیک معمولی می‌توانند تا 10 برابر اندازه‌ی واقعی خود افزایش طول دهند و اگر نیروی خارجی قطع شود دوباره به ‌سرعت به حالت اولیه خود بازمی‌گردند. شبکه‌ای که باعث ارتباط داشتن زنجیرهای پلیمری با هم میشود میتواند شیمیایی یا فیزیکی باشد، تنها تفاوت ترموپلاستیک الاستومر با الاستومر در این است که ترموپلاستیک الاستومر دارای پیوندهای عرضی فیزیکی میان زنجیرهای پلیمری است. درواقع، ترموپلاستیک الاستومرها موادی با پیوندهای عرضی قابل‌برگشت دمایی هستند که میتوانند به صورت ترموپلاستیک فرآیند شوند[16-13،11-8،1].
ترموپلاستیک الاستومرها دارای سیستم دوفازی هستند، فاز سخت و جامد و فاز نرم و الاستومری که با پیوند شیمیایی به هم ارتباط دارند. فاز سخت استحکام به این پلیمرها میدهد و در برابر آن نیز، فاز نرم و الاستومری حالت انعطاف‌پذیری و الاستیکی به پلیمر میدهد. فاز سخت شامل زنجیرگستراننده (مانند بوتان‌دی‌ال) و دیایزوسیانات‌ها (مانند MDI) میباشد. فاز نرم شامل پلی‌ال پلی‌اتری یا پلی‌ال پلی‌استری میباشد. هر دو فاز دمای ذوب و انتقال شیشهای متفاوتی دارند که به طور طبیعی، فاز سخت دمای ذوب بالاتری دارد. به همین دلیل، پلیمر در دمای بالاتر از دمای ذوب به صورت مذاب ویسکوز همگنی تبدیل میشود که باعث فرآیند شدن به روشهای مختلف می‌گردد[15،10].
قسمتهای سخت زنجیر پلییورتان که در زنجیر تکرار میشوند، قطبی هستند و به علت نیروی جاذبه قوی دوطرفه، تجمع پیدا کرده و به صورت بلوری و یا نیمه بلوری در ماتریس پلیمری درمی‌آیند. قسمتهای نرم دارای ویژگی الاستومری به همدیگر به صورت خطی از طریق پیوند عرضی متصل شدهاند[13].
این پلیمرها دارای خواص فوق‌العاده خوبی ازجمله: خاصیت ضد ساییدگی عالی، مقاومت مکانیکی بالا، انعطاف‌پذیری در دمای پایین، قدرت تحمل وزن زیاد، مقاومت در برابر آب، روغنها و حلالها، قابلیت تراش و خواص کشسانی زیاد هستند. از کاربردهای آن می‌توان به جایگزین بسیار مقاوم چرم برای استفاده در صنعت کفش، وسایل ورزشی، لوازم پزشکی، پوشش کابلها، استفاده در هرجایی که براثر برخورد اجسام تیز به مقاومت سایش و مقاومت پارگی بالا نیاز باشد، تسمه‌نقاله‌ها، ضربه‌گیرها، عایقهای صدا، در سازههای بتنی، شیلنگ نوار زهی پنجرهها، انواع واشرها و نظایر آن اشاره نمود[1].
روشهای مورد استفاده در فرایند ترموپلاستیکهای پلییورتان همانند دیگر ترموپلاستیکها شامل تزریق، اکستروژن، غلطکزنی و شکل‌دهی حلالی می‌باشد و این ترموپلاستیکها دارای خواص الاستومری بسیار خوب، مقاومت کششی، سایشی و مقاومت در مقابل عوامل محیطی بسیار عالی هستند[1].
1-4. شیمی ترموپلاستیک پلییورتان
ترموپلاستیک پلییورتان معمولاً سیستمهای کوپلیمری هستند که در زنجیر پلیمری آنها قسمتهای سخت و نرم متناوباً قرار دارند. قسمتهای نرم به ساختار پلیاستر و یا پلیاتر به‌کاررفته مربوط میشود و قسمتهای سخت ساختار اوره و یا یورتان به‌دست‌آمده از واکنش بین دی‌ایزوسیانات و دی آمین و یا دی‌ال را شامل میشود. بنابراین مواد اولیهای که در تشکیل ترموپلاستیک پلییورتان مصرف میشوند عبارتنداز: دی‌ایزوسیانات، پلیالها و زنجیرگسترانندههای دی‌الی و یا دی آمینی[1].
همانند طرح (1-2) واکنش اصلی شیمی پلییورتان میان ایزوسیانات و ترکیبی از هیدروکسیل می‌باشد.

طرح (1-2): واکنش ایزوسیانات با الکل[8]
واکنشهای ممکن دیگری از گروه‌های ایزوسیاناتی و گروههای فعال هیدروژنی شامل -NH2 ، -NH ، -COOH و -CO-NH2 می‌باشند.
واکنش مهم‌ترین قسمت آمادهسازی ترموپلاستیک پلییورتان میباشد که میان دیایزوسیانات و گروههای متنوع دیگری با انتهای هیدروکسیل میباشد. به‌طورکلی، ترموپلاستیک پلییورتانها از پلیالهای با وزن مولکولی از 600 تا 4000 و زنجیرگستراننده با وزن مولکولیهای از 61 تا 400 و یک پلیایزوسیانات تشکیل میشوند. انتخاب ترکیبات اولیه و نسبت آن‌ها به ویژگی نهایی محصول و نرم یا سخت بودن آن بستگی دارد[10،1].
1-4-1. دی ایزوسیاناتها
ایزوسیاناتهای ارگانیک قابل‌استفاده معمولاً شامل آلیفاتیک، سیکلوآلیفاتیک، آروماتیک و هتروسیکلیک پلی ایزوسیانات‌ها میباشند. انواع مختلفی از ایزوسیاناتهای قابل استفاده در شکل (1-2) آورده شده است[12،8]
شکل(1-2): ساختار ایزوسیاناتهای مهم[8]
اولین سنتز برای تولید ایزوسیانات توسط ورتز در سال 1848 انجام گرفت. بعد از آن روش‌های هافمن4، کورتیاس5 و لوسن6 توسعه پیدا کردند که بر اساس واکنش فسژن – آمین میباشند. بدین ترتیب که مطابق طرح (1-3) در اثر واکنش میان آمین و فسژن در یک حلال بیاثر در دماهای بین 25- تا oC100 به دست میآیند[12،1].

طرح (1-3): واکنش میان آمین و فسژن[1]

ایزوسیاناتها میتوانند با ترکیبات حاوی گروه هیدروکسیل، آمین و اوره واکنش دهند که برخی از این واکنشها در شکل (1-3) آورده شده است.
شکل(1-3): برخی از واکنشهای ایزوسیاناتها[8]
1-4-2. پلیالها
پلیالها، معمولاً به‌صورت مایع، دارای دو گروه هیدروکسیلی در ساختار مولکولی خود می‌باشند. طیف وسیعی از پلیالها تاکنون شناخته‌شده‌اند که عمدهی آنها در دو گروه پایهی هیدروکسیلی و پایهی آمینی می‌باشند[8].
میتوان پلی‌ال‌ها را به دو گروه پلیاستر و پلیاتر، نیز تقسیم کرد. پلیالها یا میکروگلایکولها تأثیر زیادی در ویژگیهای نهایی پلییورتان دارند. در ساختار اصلی پلییورتانها، پیوندهای اصلی پلیمر درواقع در ساختار پلیالها میباشند. به‌طورکلی، اگر پلیال، استری باشد پلییورتان را استری و اگر پلیال، اتری باشد، پلییورتان را اتری مینامند. پلیالهای واکنشدهنده با ایزوسیاناتها که در تولید پلییورتانها استفاده میشوند، باید دارای حداقل دارای دو اتم هیدروژن فعال به ازای هر مولکول باشند[1].
1-4-2-1. پلیالهای پلیاتری
پلیالهای پلیاتری از واکنش میان یک آغازگر7 همانند اتیلن گلیکول، پروپیلن گلیکول، گلیسیرین، تریمتیل پروپان ساکاروز و اترهای حلقوی8 همانند اتیلن اکسید (EO)، پروپیلن اکسید (PO)، تتراهیدروفوران9 تولید می‌شوند. واکنش میان یک شروع‌کننده با یک الکیلن اکسید (AO) باعث تولید پلیاتر با انتهای هیدروکسیل می‌شود. رفتار پلیاتر بر اساس رفتار شروعکنندهی آن میباشد[8].
پلیاترها عموماً در ساختار فومهای پلی‌یورتانی با کیفیت بالا استفاده میشوند. از مهم‌ترین پلیاترها میتوان به پلیتترامتیلن اتر گلیکول10، پروپیلن اکسید گلایکول و پلی بوتیلن اکسید گلیکول اشاره کرد که در شکل (1-4) قابل‌مشاهده است[8].
شکل (1-4): ساختار شیمیایی برخی از پلی‌ال‌های پلیاتری[8]
این نوع پلیالها، سبب مقاومت بیشتر پلییورتانها در مقابل آب میشوند. یکی از پلیاترهای مورد استفاده پلیتترامتیلن اتر گلیکول میباشد که از واکنش تتراهیدروفوران با اسید قوی همانند فلوروسولفونیک اسید و سپس هیدرولیز کردن از طریق واکنش با آب تولید میشود، از آن جایی که در واکنش اصلی تولید این ماده تتراهیدروفوران استفاده میشود به آن پلی تتراهیدروفوران نیز گفته میشود[8].
1-4-2-2. پلی‌ال‌های پلی‌استری
پلی آلکیلن گلیکول استرها همانند پلیبوتیلنترفتالات یا آدیپات، کاپرولاکتون پلی‌استرها موادی با وزن مولکولی بالا میباشند که در زنجیر پلیمری آن‌ها گروه -O-C- تکرار میشود و معمولاً از واکنش بین یک کربوکسیلیک اسید دارای دو عامل اسیدی و یک دیال به دست میآیند. این نوع پلیالها دارای گروههای با انتهای هیدروکسیلی میباشند. متداولترین اسیدهای مورد استفاده در تولید آنها آدیپیکاسید، آزلائیکاسید و ایزوفتالیکاسید میباشد. از مهم‌ترین گلیکول‌ها در ساختار پلیاسترها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: بوتان‌دی‌ال، اتیلن و یا پروپیلن گلیکول و 1و6 هگزاندیاُل. گلیکولها مواقعی به کار میروند که بخواهیم استر به‌دست‌آمده دارای ساختار خطی باشد؛ پس اگر ساختار شاخهای و یا دارای پیوند عرضی برای پلیاستر موردنظر باشد، می‌توان از الکلهای سه عاملی مانند گلیسیرول، تریمتیلولپروپان، سوربیتول و تریمتیلولاتان استفاده کرد. روشی که در تهیهی پلی‌استرهای موردنیاز صنعت پلییورتان به کار می‌رود، روش پلیاستریفیکاسیون است و چون لازم است که در انتهای زنجیر پلیاسترهای به‌دست‌آمده عامل هیدروکسی باشد، از گلیکول به میزان بالاتری از حد استوکیومتری استفاده می‌شود. معمولاً پلی‌استرها سبب ایجاد خواص مکانیکی بهتر در پلی‌یورتان‌ها میشوند[10،1].
1-4-3. زنجیرگستراننده11
زنجیرگسترانندهها موادی با وزن مولکولی پایین هستند که سبب ایجاد ویژگیهای الاستومری در پلییورتان میشوند. این مواد وزن مولکولی از 40 تا 300 را دارا میباشند و به دو گروه عمدهی انتها با اتر هیدروکسیل و انتها با آمین تقسیم میشوند. تعداد زیادی از گلیکول‌ها و دی آمینها به‌عنوان زنجیرگستراننده در تولید پلییورتانها به کار میروند که بیشترین کاربردها را اتیلن گلیکول دارا است. 1،4بوتاندیال مهم‌ترین زنجیرگستراننده در سیستم الاستومری می‌باشد. زنجیرگسترانندهها بخشی از قسمت سخت در ترموپلاستیک پلییورتان میباشند[8]. جدول (1-1) برخی از زنجیرگستراننده را ارائه می‌دهد.

جدول(1-1): ساختار برخی از زنجیرگسترانندهها[8]
زنجیرگستراننده‌ی 1،4بوتاندیال بر اثر هیدروژناسیون 1،4 بوتیندیال در فشار زیاد و در مجاورت کاتالیزور نیکل، مس و منگنز به دست میآید. 1،4 بوتیندیال نیز از واکنش میان استیلن و فرمالدهید حاصل میشود[1].
1-4-4. کاتالیزورها
هدف از کاربرد کاتالیزور در تهیهی پلییورتان، افزایش سرعت واکنش به میزانی معین و مناسب است. چرا که مواد مختلف مورد استفاده جهت انجام واکنش از لحاظ فعالیت شیمیایی به میزان زیادی با یکدیگر تفاوت دارند. از کاتالیزور در واکنش تولید ترموپلاستیک پلییورتان به منظور راحتتر واکنش دادن ایزوسیانات با پیوندهای هیدروژنی استفاده میشود[12].
الف- کاتالیزورهای اسیدی
این نوع کاتالیزورها همانند پارانیتروبنزوئیلکلراید و یا بنزوئیلکلراید، سرعت گسترش زنجیر را به میزان کمی افزوده و از پیوند عرضی جلوگیری میکنند[1].
ب- کاتالیزورهای بازی
بازها کلیهی واکنشهای ایزوسیاناتها را تشدید میکنند و میتوان از 1،4 دیآزو2،2،2بیسیکلواکتان و یا دابکو12 نام برد[1].
ج- کاتالیزورهای آمینی
این نوع کاتالیزورها دارای نیتروژن در ترکیب خود میباشند که می‌توانند الکترون آزاد در واکنش آزاد کنند و باعث پیوندهای شبکهای گردند. به دلیل دارا بودن اندازهی کوچک و الکترون آزاد نتایج خوبی حاصل میکنند[1].
د- کاتالیزورهای فلزی
ترکیبات آلی‌فلزی بر روی واکنشهای گروه ایزوسیاناتها اثر کاتالیزوری دارند از آن جمله میتوان به دیبوتیلتیندیلورات و استانوسآرات نام برد[12،1].
1-4-5. سایر مواد افزودنی به پلییورتانها
از مواد دیگری که می‌توان در تولید ترموپلاستیک پلییورتان به کاربرد می‌توان به جذب‌کننده‌ی فرابنفش، پرکنندههای معدنی همانند کربنات کلسیم و سیلیکا، پرکنندههای تقویت‌کننده همانند میکا، الیاف شیشه و پلاستیسایزر برای تولید گریدهای نرم ترموپلاستیک پلییورتان، اشاره کرد[10].
1-5. سنتز ترموپلاستیک پلی‌یورتان
در سنتز پلییورتانها، برای کنترل شرایط سنتز و خواص مکانیکی محصول نهایی به‌دست‌آمده، نسبت استوکیومتری مواد شرکت‌کننده در واکنش، یعنی نسبت NCO/OH که معمولاً نسبت مولی نامیده میشود، بسیار مهم است. نظر به اینکه مواد شرکت‌کننده در واکنش از لحاظ استوکیومتری با بازده صد در صد با یکدیگر واکنش میدهند. لذا میتوان با انتخاب نسبت مولی معینی از -NCO و -OH نوع ساختار پلیمر نهایی را تعیین کرد. برای رسیدن به نتایج بهتر، نسبت میان NCO/OH بهتر است که 0/1 باشد. با نسبت پایین‌تر از 96/0 پلیمر تولیدی، وزن مولکولی پایینتری خواهد داشت و با نسبت بیشتر از 1/1 پیوندهای عرضی بیشتری مشاهده میشود. وزن مولکولی متوسط 000/40 مناسبترین ویژگی را میتواند داشته باشد که نسبت میان NCO/OH در آن تقریباً 98/0 میشود. شکل (1-5) نشان‌دهنده‌ی ارتباط میان نسبت میان NCO/OH با وزن مولکولی میباشد، با افزایش میزان نسبت میان NCO/OH تا 1 میزان وزن مولکولی ترموپلاستیک پلییورتان افزایش مییابد، با افزایش بیشتر نسبت وزن مولکولی پلیمر کاهش پیدا میکند. با افزایش نسبت میان NCO/OH میزان پیوندهای عرضی که دلخواه و مناسب تولید پلیمر نیستند و همچنین واکنشهای نامناسب دیگر افزایش مییابد که سبب کاهش بازده تولید ترموپلاستیک پلییورتان میشوند و در نتیجه کاهش میزان وزن مولکولی را سبب میگردند[10].
شکل (1-5): ارتباط میان وزن مولکولی ترموپلاستیک پلییورتان با نسبت میان NCO/OH[10]
روش‌هایی که در سنتز پلی‌یورتان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد به شرح زیر توضیح داده میشوند:
1-5-1. روش پیش پلیمری (یا دومرحله‌ای )
پیش پلیمر از واکنش یک پلیال با مقادیر اضافی ایزوسیانات (بیش از حد استوکیومتری) به دست میآید. بنابراین پیش پلیمر به‌دست‌آمده با داشتن وزن مولکولی متوسط دارای NCO – در قسمت انتهایی زنجیر میباشد. طرح (1-4) نشاندهندهی مثالی از واکنش تولید پیش پلیمر پلییورتان میباشد. این پیش پلیمر با یک زنجیرگستراننده واکنش داده و پلیمر نهایی به دست می‌آید. طرح (1-5) مثالی از واکنش پیش پلیمر با زنجیرگسترانندهی دیالی را نشان میدهد. سنتز پلییورتان به روش پیش پلیمر میتواند از دو طریق پلیمر شدن مذاب و پلیمر شدن در حلال مناسب انجام شود[1،13].
طرح (1-4): واکنش تولید پیش پلیمر پلییورتان[1]
طرح (1-5): واکنش تولید پلیمر پلییورتان نهایی از پیش پلیمر[1]
1-5-1-1. روش پلیمر شدن مذاب
در روش پلیمر شدن مذاب، پلی‌ال و دی‌ایزوسیانات با نسبت‌های مشخص در حالت مذاب مخلوط می‌شوند و در طی مدت ‌زمان و دمای مشخص هم زده میشوند تا پیش پلیمر به دست آید. معمولاً پیش پلیمرها مایعاتی با ویسکوزیتهی بالا هستند. سپس زنجیرگستراننده و کاتالیزور در حالت مذاب به آن اضافه میشوند تا پلیمر نهایی به دست آید[1].
1-5-1-2. پلیمر شدن در حلال
در روش پلیمر شدن در حلال، پلی‌ال در یک حلال مناسب حل میشود و ایزوسیانات به ‌صورت قطره‌قطره در دما و مدت زمان مناسب اضافه میگردد. درنهایت نیز زنجیرگستراننده و کاتالیزور اضافه می‌شود. در پایان برای رسیدن به پلیمر نهایی باید ضد حلال به محلول اضافه شود تا بتوان پلیمر را از آن استخراج نمود. روش دومرحله‌ای یا پیش پلیمر دارای خواص مکانیکی بهتری می‌باشد[15،10،1].

1-5-2. روش یک مرحله‌ای
در روش یک مرحلهای مواد شرکت‌کننده در واکنش به‌ صورت یکجا و همزمان با یکدیگر مخلوط می‌شوند. در عمل ابتدا پلی‌ال و زنجیرگستراننده باهم مخلوط شده، سپس ایزوسیانات به آن اضافه میگردد تا پلیمر نهایی به دست آید. ترموپلاستیک پلییورتان به‌دست‌آمده از این روش ساختاری درهم و نامنظم دارد[17،15،10،1].
1-5-3. تولید صنعتی ترموپلاستیک پلییورتان
دو روش عمده برای تولید ترموپلاستیک پلی‌یورتان در صنعت مورد استفاده قرار میگیرد. فرآیند غلطک‌زنی13 و فرایند اکسترودر14. در فرایند غلطک‌زنی تمام مواد با هم ترکیب‌شده و بر روی سطح غلتک ریخته شده و مخلوط میشوند سپس آن را به ‌صورت گرانول درمی‌آورند. گرانول‌ها معمولاً وارد اکسترودر شده و به شکل قرص مانند درمی‌آیند. محصول نهایی این نوع ترموپلاستیک پلی‌یورتانها دارای خزش و تراکم‌پذیری بهتری می‌باشد. کلیهی مراحل تولید ازجمله پخت الاستومرها در دمای بالا، مطابق روش‌های معمول در پخت لاستیک صورت می‌گیرد[15،10،1].
1-6. مورفولوژی15 ترموپلاستیک پلییورتان
مورفولوژی سیستم‌های چند فازی یک عامل مهم در شناخت خواص نهایی پلیمرها می‌باشد. به‌طورکلی خواص قابل شناخت یک ماده می‌تواند از انواع کنترل‌شده مورفولوژی به دست آید. مثلاً، دانش بسیار خوب از مورفولوژی به فهمیدن ویژگی پیوندها در ساختار کمک می‌کند. در ترموپلاستیک پلی‌یورتان به ‌عنوان کوپلیمر، می‌توان پدیده‌های فیزیکی همانند تبلور، ناحیهی اختلاط فازی و پیوندهای هیدروژنی در هر دو ناحیه را مشاهده کرد. ترکیب شیمیایی و وزن مولکولی دی‌الهای با زنجیرهی بلند تأثیر اصلی را بر روی جدایش فازی ترموپلاستیک پلی‌یورتانها دارند. به دلیل پیوندهای هیدروژنی ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر پایهی پلی‌اتر جدایش فازی بهتری از ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر پایهی پلی‌استر دارد[10].
خواص ترموپلاستیک پلی‌یورتان شدیداً تحت تأثیر مورفولوژی نواحی قرار دارد. اختلاط فازی در طی فرآیند گرم کردن رخ می‌دهد، درصورتی‌که با سرد کردن جدایی فازی اتفاق می‌افتد[10].
انعطاف‌پذیری ناحیه نرم بر روی طبیعت الاستیک، سختی، میزان کشش و مدول پلیمر ترموپلاستیک پلی‌یورتان تأثیرگذار است. این پلیمر معمولاً در دمای اتاق بالاتر از دمای انتقال شیشهای(Tg) خود قرار دارد، بنابراین کنترل عملکرد ترموپلاستیک پلی‌یورتان در دمای پایین امکان‌پذیر است. به علت وجود ناحیهی سخت و تأثیر آن بر روی خواص الاستومری، خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتانها اساساً بر مورفولوژی میکرو فاز ناحیه‌ی سخت و نرم بستگی دارد. علاوه بر آن، خواص مکانیکی این پلیمرها به عواملی همانند نسبت استوکیومتری مواد اولیه، وزن مولکولی، پراکندگی نواحی سخت و نرم و رفتار زمانی ترموپلاستیک پلی‌یورتان، نیز وابسته است. این مورفولوژی میکرو فازی که ترموپلاستیک پلی‌یورتان دارد باعث خاصیت کشش و مقاومت در برابر پارگی بالاتری نسبت به دیگر پلیمرها میشود[10،1].
1-7. خواص فیزیکی – مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان
1-7-1. تغییرات دمایی
تغییرات دمایی همانند دمای ذوب، دمای انتقال شیشهای و دمای جدایش فازی به‌وسیله‌ی روش‌های مختلف در مراجع مطالعه شده است. طبق مطالعات انجام‌شده با افزایش میزان ناحیهی سخت، دمای انتقال شیشهای به سمت دمای بالاتری می‌رود. می‌توان دلیل آن را این‌طور توضیح داد که با افزایش مقدار ناحیهی سخت، این ماده در ساختار نرم غیرقابل‌حل می‌شود. فرض اصلی این می‌تواند باشد که غلظت مواد ناحیهی سخت نزدیک سطح تماس میان دو فاز نرم و سخت، افزایش می‌یابد[10].
1-7-2. خواص مکانیکی
ترموپلاستیک پلی‌یورتان دارای استحکام کشش و افزایش طول نهایی زیادی می‌باشد. هم‌چنین مقاومت زیادی در برابر ساییدگی و پاره‌شدگی دارد. ترموپلاستیک پلی‌یورتانهای بر پایهی پلی‌اتر دارای مقاومت زیادی در برابر تخریب میکروبی و هیدرولیز بوده و همچنین انعطاف‌پذیری دمایی کمی دارند. در مقایسه، ترموپلاستیک پلییورتان بر پایهی پلی‌استر، استحکام کششی و به‌طورکلی خواص مکانیکی بهتری دارند. شکل (1-6)، وابستگی دمایی خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان را نشان میدهد[10].
شکل (1-6): وابستگی دمایی خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان در دماهای مختلف[10]
در این نمودار، TPU A با سختی 85 میباشد. طبق این نمودار با افزایش دما میزان مدول کاهش مییابد. در دمای oF32 میزان کرنش به بیشترین میزان خود رسیده است و بعد از آن کاهش مییابد[10].
1-7-2-1. رفتار تنش – کرنش ترموپلاستیک پلییورتان
ترموپلاستیک پلی‌یورتان دارای استحکام کششی و تغییر طول زیادی است. بر اساس ساختار شیمیایی و سختی، استحکام کششی از 25 تا Mpa 75 متغیر می‌باشد. نمودار تنش – کرنش ترموپلاستیک پلی‌یورتان همواره از نسبت میان ناحیهی نرم به سخت، بلورینگی ناحیهی سخت و الاسیتسیتهی ناحیهی نرم تأثیر می‌پذیرد. دما نیز بر این نمودار تأثیرگذار است[10].
1-7-2-2. میزان مانایی فشاری16 ترموپلاستیک پلییورتان
میزان مانایی فشاری یک رفتار الاستیک برگشتی، تحت‌فشار مخصوص یا کجشدگی مخصوص در مدت زمان‌ها و دماهای متفاوت می‌باشد. مقیاس اندازه‌گیریشده برای ترموپلاستیک پلی‌یورتان در دمای اتاق از 15% تا 50% تحت شرایط مختلف است. در حالت کلی با افزایش پیوند عرضی میزان مانایی کاهش می‌یابد[10،1].
1-7-2-3. سختی ترموپلاستیک پلییورتان
سختی یک ماده، توانایی آن در برابر تغییر شکل، کشیدگی یا فرورفتگی است. به دلیل ماهیت کوپلیمری ترموپلاستیک پلی‌یورتان، میزان سختی آن میان 70 تا 80 بر اساس نسبت میان ناحیهی سخت به نرم می‌تواند باشد. سختی، میزان مدول و استحکام کششی ترموپلاستیک پلی‌یورتان با افزایش میزان ناحیهی سخت، افزایش می‌یابد[10].
1-7-3. خواص حرارتی ترموپلاستیک پلییورتان
ترموپلاستیک پلی‌یورتان به‌طورکلی در دمای میان 40 تا oC80 حتی در بعضی از موارد تا oC 120 استفاده می‌شوند. عوامل متفاوتی در دمای کاربردی این پلیمر نقش دارند که میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
* میزان مادهی ناحیهی سخت
* نوع مادهی زنجیرگستراننده
* نوع ایزوسیانات
هر چه پلیمر سخت‌تر، قابلیت استفاده از ماده در دمای بالاتر بیشتر است. دمای کاربردی همچنین در خواص مکانیکی نیز تأثیرگذار است. تغییرات زیاد دمایی باعث تغییر در مورفولوژی ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر اساس ماهیت آن می‌شود. در دمای بالاتر فرآیندهای دیگری مانند تخریب شیمیایی و تغییر در ساختار ماده میتواند اتفاق افتد. پایداری دمایی ترموپلاستیک پلی‌یورتان بیشتر بر اساس نوع و ساختارهای ایزوسیانات و زنجیرگستراننده می‌باشد[10].
طبق مطالعات، تخریب دمایی ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر پایهی اتری بیشتر به دلیل فرآیند اکسیداسیون می‌باشد. ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر پایه‌ی استر عموماً پایداری دمایی و اکسیدی بهتری دارد. جدول (1-2) برخی دیگر از خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی‌یورتان را نشان می‌دهد[10].
جدول(1-2): خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی‌یورتان[10]
ویژگیآزمونواحدمقدارهدایت حرارتیASTM D2214 Cenco-FitchBTU/ (ft2) (hr) (°F/in)5/2-5/1گرمای ویژهDTABTU/ (lb) (°F)45/0-40/0گرمای ذوبDTABTU/ (lb)6/6-8/1ضریب انبساط دمایی خطیASTM D69610-5 / °F5/9-5/6
1-7-4. پایداری هیدرولیتیکی17 ترموپلاستیک پلی‌یورتان
ترموپلاستیک پلی‌یورتان به دلیل دارا بودن پیوندهای یورتانی می‌تواند هیدرولیز شود که در این بین تخریب هیدرولیزی ترموپلاستیک پلی‌یورتان بر پایه استری بیشتر است. هیدرولیز ترموپلاستیک پلی‌یورتان بهترین راه برای تخریب این مادهی پلیمری است. با افزایش نسبت فاز سخت و وزن مولکولی، مقاومت در برابر هیدرولیز نیز بیشتر میشود[10].

1-7-5. مقاومت شیمیایی ترموپلاستیک پلییورتان
ترموپلاستیک پلی‌یورتان در برابر مواد خالص؛ روغن‌ها و گریس‌ها، مواد نفتی، حلال‌های غیر قطبی و اسیدها مقاومت خوبی دارد. حلال‌های قطبی همانند دیمتیلفرمامید و تتراهیدروفوران حلال‌های خوبی برای ترموپلاستیک پلی‌یورتان هستند[10].
1-8. نانوذرات و نانوکامپوزیت‌های پلیمری
در صنعت، پرکننده‌ها و افزودنی‌های متفاوتی را برای رسیدن به اهداف دلخواه ازجمله مقاومت حرارتی، مقاومت در برابر کشش و رسیدن به عملکرد بالا به پلیمرها اضافه می‌نمایند. این مواد را با توجه به خواصی که به پلیمر می‌دهند، انتخاب می‌نمایند. برای مثال از الیاف کربن برای بالا بردن مدول پلیمر استفاده می‌شود[18،19].
به دلایل مختلفی استفاده از پرکننده‌های نانومتری در سال‌های اخیر افزایش‌یافته است که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
1- ترکیبی از خواص متفاوت در نانوکامپوزیت‌های پلیمری دیده می‌شود. برای مثال وجود نانوذرات در ترموپلاستیکهای آمورف و ترموپلاستیکهای نیمه بلوری باعث افزایش در تنش تسلیم18، استحکام پارگی و مدول یانگ در مقایسه با پلیمر خالص میشود[20]. چاواری19 (2006) با تحقیقات خود نشان داد اضافه کردن حدود 5% وزنی نانو خاک رس به ترموپلاستیک پلی‌یورتان باعث افزایش مدول یانگ از MPa50 به MPa70 میشود[21]. هم‌چنین کوان20 (2009) با تحقیقات خود نشان داد که با اضافه کردن 1% گرافن به ترموپلاستیک پلی‌یورتان مدول کششی از MPa10 در حالت پلیمر خالص به MPa25 در حالت نانوکامپوزیتی می‌رسد[22].
2- با استفاده از نانو تیوب‌های کربن در دههی 90 میلادی تحقیقات و پیشرفت‌های زیادی در این زمینه انجام شد. با وجود اینکه قبلاً نانولوله‌ها در دههی 60 میلادی کشف‌شده بودند ولی از اواسط دههی 90 در کامپوزیت‌های پلیمری مورد استفاده قرار گرفتند. خواصی که این نانوذره به پلیمر می‌دهد خواص الکتریکی و استحکامی می‌باشد[18].
بنابراین با توجه به پتانسیل زیاد نانوذرات در بهبود خواص پلیمرها مطالعات در این زمینه روز به روز در حال گسترش میباشد.
1-8-1. پرکننده‌های نانوذره‌ای
این نوع پرکننده‌ها که در شکل (1-7) نیز مشاهده می‌شوند را میتوان در سه گروه شامل موارد زیر تقسیم‌بندی کرد:
1. پرکننده‌های لوله‌ای با قطر کمتر از nm100
2. نانوذرات صفحه مانند (به‌طورمعمول لایه‌لایه هستند) با ضخامت تقریباً nm1
3. نانوذرات سه‌بعدی با اندازه‌ای با ابعاد nm100
باید توجه داشت که خواصی که این نانوذرات به پلیمر می‌دهند، شدیداً به نوع نانوذرات بستگی دارد. در ادامه برخی از نانو ذراتی که به صورت گسترده در پلیمرها به کار برده شدهاند، توضیح داده میشود[18].
شکل (1-7): انواع پرکنندههای نانوذرهای[18]
1-8-1-1. نانولوله‌های کربنی
نانولوله‌های کربنی‌ که از صفحات کربن به ضخامت یک اتم تشکیل شده و به شکل استوانه‌ای توخالی میباشند. در سال ???? توسط سامیو ایجیما (از شرکت NEC ژاپن) کشف شدند. خواص ویژه و منحصربه‌فرد آن ازجمله مدول یانگ بالا و استحکام کششی خوب ازیک‌طرف و ماهیت کربنی بودن نانولوله‌ها باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقیقات مهمی در این زمینه باشیم. به‌طورکلی دو نوع نانولوله در تحقیقات مورداستفاده قرار میگیرند که شامل نانولوله‌های چند دیواره21 (MWNT) و نانولوله‌های تک دیواره22 SWNT)) میباشند (شکل (1-8))[18].
شکل (1-8): تصاویری از ساختار و سطح مقطع SWNT و MWNT [18]
نانولوله‌های کربنی در حین افزودن در ساختار پلیمر علاوه بر بهبود خصوصیات فیزیکی و مکانیکی پلیمرها باعث بهبود خواص حرارتی نیز می‌شوند[18].
کورنر (2005) و همکارانش افزایش رسانایی الکتریکی نانوکامپوزیت تا میزان s/cm10 در هنگام استفاده از نانولوله کربنی پلیمر را گزارش دادند[23]. باریک (2005) و همکارانش در تحقیقات خود نشان دادند که دمای انتقال شیشهای و مدول ذخیره هنگام استفاده از نانولوله کربنی در پلیمر افزایش مییابد[24].
1-8-1-2. نانوذرات فلزی یا سرامیکی (سه‌بعدی)
یکی از مزیت‌های استفاده از نانوذره در ساختار پلیمر این است که اندازهی زنجیره و اغتشاشات آن به پایداری می‌رسد. موادی که نمی‌توانند به‌راحتی رشد کنند همانند کریستال‌های تک به‌عنوان نانوذره در ساختار پلیمر استفاده میشوند که به آن خواص نیمه بلوری میدهند. به‌علاوه این ذرات با اندازهی خود مانع از مهاجرت در پلیمرها نیز می‌شوند. این نوع نانوذرات در صنایع رابری به‌عنوان کاتالیزور، جلوگیری از ورود آب به ساختار و … مورداستفاده قرار می‌گیرند[18].
1-8-1-3. نانو سیلیکات‌های لایهای (صفحه مانند)
سیلیکات‌های لایهای (آلومینوسیلیکات 2 به 1، فیلوسیلیکاتها و اسمکتیتها) تا به امروز بیشترین کاربرد را در تحقیقات نانوکامپوزیت‌های پلیمری داشته‌اند. سیلیکات‌های لایه‌ای خواص ساختاری مانند میکا و تالک دارند و از آلومینوسیلیکاتهای هیدراته تشکیل‌شده‌اند. این لایه‌ها ضخامتی در حدود 96/0 نانومتر دارند[18].

دسته بندی : پایان نامه ها

پاسخ دهید