تهیه و بررسی ریزساختار نانوچندسازه زیست‌تخریب‌پذیر پایه پلی‌لاکتیک اسید/ لاستیک اکریلونیتریل بوتادی‌ان/ نانورس: اثرمقدار اکریلونیتریل

محورهای موضوعی : شیمی تجزیه

مهشید معروفخانی ¹ (استادیار گروه مهندسی مواد و شیمی، دانشکده صنایع و مکانیک، مرکزآموزش عالی فنی و مهندسی بویین زهرا، قزوین، ایراندکتری مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران)
علی اصغر کتباب ² (استاد مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران)

تاریخ دریافت : 1396/07/06 تاریخ پذیرش : 1396/10/06 تاریخ انتشار : 1397/09/01

کلید واژه: چقرمگی, نانورس, کشش بین سطحی, پلی‌لاکتیک اسید, اکریلونیتریل,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، نانوچندسازه‌های پایه پلی‌لاکتیک اسید (PLA)، لاستیک اکریلونیتریل بوتادی‌ان (NBR) و 4 % وزنی نانورس به روش اختلاط مذاب در دستگاه مخلوط‌کن داخلی برای نخستین بار تهیه شدند. ریزساختار نمونه‌های نانوچندسازه تهیه‌شده با روش‌های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپی الکترونی روبشی و عبوری و آزمون‌های اندازه‌گیری زاویه تماس بررسی شدند. به منظور مطالعه اثر مقدار اکریلونیتریل (ACN) بر پخش و چگونگی چیدمان نانولایه‌های سیلیکاتی نانورس و ریزساختار آمیزه، سه نوع لاستیک نیتریل با مقدار اکریلونیتریل متفاوت، کم (19 %)، متوسط(33 %) و زیاد (51 %) موردبررسی قرار گرفتند. نتایج به‌دست آمده نشان داد که در نانوچندسازه پایه NBR با درصد ACN کم، نانولایه‌های رس بیشتر تمایل به استقرار در بستر PLA نشان می‌دهند؛ درحالی‌که با افزایش مقدار اکریلونیتریل نانولایه‌های نانورس بیشتر در سطح مشترک دو فاز PLA و NBR قرار می‌گیرند. اندازه قطره‌های فاز لاستیکی پخش‌شده در بستر PLA، در حضور ذره‌های نانورس نسبت به آمیزه مشابه بدون نانورس، مستقل از مقدار اکریلونیتریل، کاهش یافت. اگرچه کاهش اندازه ذره‌ها، به‌دلیل قرارگیری صفحه‌های نانورس در سطح مشترک دوفاز در نانوچندسازه برپایه لاستیک نیتریل با مقدار اکریلونیتریل بیشتر، محسوس‌تر بوده است. همچنین، با به‌کارگیری پراش پرتو ایکس برای نمونه‌ها، مشاهده شد که برای نمونه بر پایه ACN زیادتر، نانورس بیشتر در سطح مشترک دو فاز پخش می‌شود.

چکیده انگلیسی:

In the present study, attempts have been made to prepare nanocomposites based on polylactide (PLA) and acrylonitrile butadiene rubber (NBR) and 4 wt% of organically modified nanoclay (Cloisite 10A) via melt mixing process in an internal batch mixer for the first time. To investigate the effect of acrylonitrile (ACN) content of NBR phase on the dispersion state and localization of silicate nanolayers and micromorphology of blends, three different NBRs with low (19%), medium (33%) and high (51%) ACN content were employed. X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy were conducted on the prepared samples. The size of dispersed NBR droplets decreased by the incorporation of nanoclay into the composition of all PLA/NBR blends, irrespective of the ACN content. This is mainly attributed to the reduction of the coalescence of the rubber droplets by the clay platelets. However, the reduction in NBR droplets size by the nanolayers was more pronounced for the nanocomposites having high ACN rubber phase as a result of higher localization of clay platelets within the interface of PLA and NBR. XRD analysis revealed that nanoclay mainly located at the interface of PLA/NBR-H, as the intensity of the peaks was quite similar for the nanocomposites with different rubber conten

منابع و مأخذ:

[1] Drumright, R.E.; Gruber, P.R.;Henton, D.E.; Advanced Materials 12, 1841–1846, 2000.

[2] Liu, H.; Zhang, J.; Journal of Polymer Science Part B49 15, 1051–1083, 2011.

[3] Wang, L.; Shui, X.; Zheng, X.; You, J.; Li, Y.; Composites Science and Technology 93, 46–53, 2014.

[4] Al-Itry, R.; Lamnawar, K.; Maazouz, A.; European Polymer Journal 58, 90–102, 2014.

[5] Ohkoshi, I.; Abe, H.; Doi, Y.; Polymer Guildf 41, 5985–5992, 2000.

[6] Sookprasert, P.; Hinchiranan, N.; Journal of Material Research 32, 788–800, 2017.

[7] Liebscher, M.; Tzounis, L.; Pötschke, P.; Heinrich, G.;  Polymer Guildf 54, 6801–6808, 2013.

[8] Felekoglu, B.; Tosun-Felekoglu, K.; Ranade, R.; Zhang, Q.; Li, V.C.; Composities Part B Engineering 60, 359–370, 2014.

[9] Dayma, N.; Satapathy, B. K.; Materials and Desigen 31, 4693–4703, 2010.

[10] Al-Itry, R.; Lamnawar, K.; Maazouz, A.; Rheologica Acta 53, 501–517, 2014.

[11] Bitinis, N.; Applied Clay Science 93, 78–84, 2014.

[12] Park, J.H.; Jana, S.C.; Macromolecules 36, 2758-2768, 2003.

[13] Feijoo, J.L.; Cabedo, L.; Gimenez, E.; Lagaron, J.M.; Saura, J.J.; Journal of Materials Science 40, 1785-1788, 2005.

[14] Das, A.; Costa, F.R.; Wagenknecht, U.; Heinrich, G.; European Polymer Journal 44, 3456–3465, 2008.

[15] Jawaid, M.; Kacem, A.; Bouhfid, R.; "Nanoclay Reinforced Polymer Composites: Nanocomposites and Bionanocomposites", Springer, Singapore,  309-327, 2016.

[16] Balakrishnan, S.; Start, P.R.; Raghavan, D.; Hudson, S.D.; Polyme. 46, 11255–11262, 2005.

[17] Wang, X.; Polymer Engineering Science 56, 319–327, 2016.

[18] Naderi, G.; Lafleur, P.G.; Dubois, C.; Polymer Compsoites 29, 1301–1309, 2008.

[19] Bagheri-Kazemabad, S.; Composite Science Technology 72, 1697–1704, 2012.

[20] Chan, M.; Lau, K.; Wong, T.; Ho, M.; Hui, D.; Composites Part B Engineering 42, 1708–1712, 2011.

[21] Si, M.; Macromolecules 39, 4793–4801, 2006.

[22] Nazari, T.; Garmabi, H.; Arefazar, A.; Journal of Applied Polymer Science 126, 1637–1649, 2012.

[23] Maroufkhani, M.; Katbab, A.; Liu, W.; Zhang, J.; Polymer 115, 37-44, 2017.

[24] Nieddu, E.; Reactive and Functional Polymers 69, 371–379, 2009.

[25] Ishida, S.; Nagasaki, R.; Chino, K.; Dong, T.; Inoue, Y.; Journal of  Applied Polymer Science 113, 558–566, 2009.

[26] Lau, K.; Gu, C.; Hui, D.; Composites Part B Engineering 37, 425–436, 2006.

[27] Shah, D.;  Advanced Materials 16, 1173–1177, 2004.

[28] Sumita, M.; Sakata, K.; Asai, S.; Miyasaka, K.; Nakagawa, H.; Polymer Bulletin 25, 265–271, 1991.

[29] Bitinis, N.;Composites Scince Technology 72, 305–313, 2012.

[30] Yang, J.; Bei, J.; Wang, S.; Biomaterials 23, 2607–2614, 2002.

[31] Kamal, M.R., Calderon, J. U. & Lennox, B.R. J. Adhes. Sci. Technol. 23, 663–688, 2009.

[32] Svoboda, P.; Zeng, C.; Wang, H.; Lee, L.J.; Tomasko, D.L.; Journal of  Applied Polymer Science 85, 1562–1570, 2002.