بهبود ویژگی‌های فیزیکی- مکانیکی آمیزه‌ی SBR/NR با افزودن ذره‌های نانو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 تهران-چهارراه ولیعصر-دانشگاه صنعتی امیرکبیر-دانشکده ی پلیمر

2 تهران-چهارراه ولیعصر-دانشگاه امیرکبیر-دانشکده ی مهندسی پلیمر

3 تهران-چهارراه ولیعصر-دانشگاه امیرکبیر-دانشکده ی پلیمر

چکیده

آمیزه‌ی نانو کامپوزیت بر پایه‌ی کائوچوی طبیعی، بوتادی‌ان استایرن بوتادی‌ان NR/SBR در ترکیب درصدهای گوناگون 5/4، 5 و phr 5/6 نانو خاک رُس تهیه شد. اثر ترکیب درصدهای گوناگون نانو خاک رُس بر روی ویژگی‌های مکانیکی و دینامیکی، مورفولوژی (ریخت‌شناسی) و رئولوژیکی (علم جریان و تغییر شکل ماده) موردمطالعه قرار گرفت. از دستگاه رئومتر برای بررسی زمان پخت (t90) و زمان ایمنی (t5) آمیزه استفاده شد. نتیجه‌های به‌دست‌آمده توسط آزمون رئومتر نشان داد که با افزایش درصد ذره‌های نانو خاک رُس، زمان پخت و زمان ایمنی کاهش پیدا می‌کند که این کاهش برای آمیزه‌ی NR/SBR، 40 درصد است.
این اثر با توجه به روش اصلاح نانو ذره که با فسفات آمونیوم اصلاح‌شده، به‌خوبی قابل‌توجیه و بیان است و نشان می‌دهد ترکیب فسفاته در واکنش پخت شرکت کرده و نقش شتاب‌دهندگی داشته است. نتیجه‌های به‌دست‌آمده از آزمون کشش، بیان‌گر باز شدن لایه‌های سیلیکاتی از هم و نفوذ زنجیره‌ها در میان لایه‌های سیلیکاتی‌ست. نتیجه‌های این آزمون نشان می‌دهد که با اضافه کردن phr 5 نانو ذره، مقدار مدول در آمیزه‌ی NR/SBR افزایش دو برابری داشته است. علت این پدیده را می‌توان به سطح تماس بیشتر و برهم‌کنش بهتر نانو ذره‌های خاک رُس با بستر ماتریس نسبت داد. هم‌چنین سایر آزمون‌های ویژگی‌های فیزیکی- مکانیکی مانند مانایی فشار و سختی نیز نشان می‌دهد که نانو ذره، با توجه به سطح تماس زیاد خود، برهم‌کنش بسیار خوبی با پلیمر داشته است. در آزمون مانایی فشار، افزایش مانایی فشار حدود 50 درصدی در آمیزه‌ی NR/SBR دیده شد. در آزمون سختی دیده شد که با افزایش نانو ذره، ابتدا میزان سختی افزایش و سپس کاهش یافت. تأیید ساخت نانو کامپوزیت با آزمون XRD بررسی شد.

کلیدواژه‌ها


1. N. Hasegawa, H. Okamoto, M. Kato, A. Usuki, “Preparation and Mechanical Properties of Polypropylene- clay Hybrids Based on Modified Polypropylene and Organophilic clay”, Appl. Polym. Sci 78, 1918, 2000.
2. M. Song, CW. Wong, J. Jin, “Perparation and characterization of Poly (Styrene-co-Butadiene) and Poly Butadiene rubber/clay Nano composites”, Polymer Int, Vol. 54, 560- 568, 2005.
3. I. J. Chin, T. Thurn- Albrech, H. C. Kim, P. Russell, T. Wang, “Exfoliation of Montmorillonite in Rubber”, Polymer, 42, 5947- 5952, 2001.
4. J. T. Kim, T. S. Oh, D. H. Lee, “Nitrile rubber Nano composite based on [3]. Organophilic layered clay”, Polymer International, Vol. 52, 1058- 1063, 2003.
5. Chang PR, Wu D, Anderson DP, Ma X. Nano composites based on plasticized starch and
6. rectorite clay: Structure and properties. Carbohydr Polym 2012; 89: 687- 693.
7. Ginzburg VV, Gendelman OV, Manevitch LI. Simple “Kink” model of melt intercalation in Polymer- clay Nano composites. Phys Rev Lett 2001; 86: 5073- 5075.
8. Y. Bomal, L. Flandin, D. Labarre, “Effects of rubber type on the curing and physical properties of Silica filled rubber compounds”, Tire Technol. Int”, Vol. 76, 145, 2003.
9. M. Arroyo, M. A. Lopez- Manchando, B. Herrero, “Organo montmorillonite as substitute of Carbon black in natural rubber compounds”, Institute of polymer Science and Technology, Vol. 44, 2447-2453, 2003.
10. Vargas AF, Orozco VH, Rault F, Giraud S, Devaux E, López BL. Influence of fiber- like Nano fillers on the rheological, mechanical, thermal and fire properties of Polypropylene: An application to multifilament yarn. Composites Part A 2010; 41: 1797- 1806.
11. Ginzburg VV, Weinhold JD, Jog PK, Srivastava R. Thermodynamics of Polymer- clay Nano composites revisited: compressible self- consistent field theory modeling of ltintercalated organoclays. Macro molecules 2009; 42: 9089- 9095.
12. Hofmann, Werner. “Rubber Technology Handbook”, 2004.
13. Hansen T, Barber P, Ma J, Ploehn H, Loye HCZ. Layered Oxide Polymer Nano composites: Synthesis, Characterization, and Strategies for Achieving Enhanced Barrier Property. NSTI- Nanotech 2006; 2: 845- 848.