• شماره ركورد
    25701
  • شماره راهنما
    CHE.ENG2 356
  • عنوان

    بررسي تاثير نوع پليمر هسته-پوسته بر ريز ساختار ذرات بهبوددهنده ضربه آكريليكي و عملكرد آنها در افزايش مقاومت ضربه در آميزه PVC

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي پليمر- فراورش
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1404.07.30
  • صفحه شمار
    80 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر امير حسين نوارچيان
  • كليدواژه فارسي
    پليمرشدن امولسيوني , ساختار هسته-پوسته , پليمر¬هاي آكريليكي , مقاومت ضربه , پلي(وينيل¬كلريد)
  • چكيده فارسي
    در سال¬هاي اخير استفاده از ساختارهاي هسته¬-پوسته اكريليكي به عنوان مواد مقاوم در برابر ضربه، تنظيم¬كننده¬هاي خواص اسفنجي و كمك فرآيند مورد استفاده قرار گرفته اند. نوع پليمرهاي هسته و پوسته تاثير زيادي بر خواص و عملكرد اين مواد در افزايش مقاومت ضربه در آميزه PVC دارد كه در اين پژوهش به بررسي تاثير اين عامل¬ها پرداخته شده است. بدين منظور، لاتكس¬¬هاي پليمري حاوي ذرات در ابعاد نانو با ساختار هسته لاستيكي و پوسته سخت و شيشه¬اي، به وسيله پليمرشدن امولسيوني نيمه-پيوسته سنتز شد. از مونومرهاي بوتيل¬آكريلات و اتيل هگزيل اكريلات به صورت جداگانه و همزمان به عنوان مونومر هسته و از متيل متاكريلات و استايرن هم به صورت جداگانه و همزمان، به عنوان مونومر پوسته استفاده شد. ساختار شيميايي هسته¬هاي پلي(بوتيل¬آكريلات) و كوپليمر پلي(بوتيل¬آكريلات-اتيل-هگزيل¬اكريلات) و پوسته¬هاي پلي¬(متيل متاكريلات)، پلي¬استايرن و كوپليمر آنها، به وسيله طيف¬سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) مورد بررسي قرار گرفت. سنجش و توزيع اندازه متوسط ذرات هسته¬-پوسته با استفاده از دستگاه پراكندگي نور پويا (DLS) انجام شد. اندازه متوسط ذرات هسته-پوسته در گستره 20 تا 50 نانومتر بود و بر اساس مشاهدات، براي هسته از نوع كوپليمر پلي(بوتيل آكريلات- اتيل-هگزيل¬اكريلات)، قطر ذرات در مقايسه با هسته هموپليمر بوتيل¬آكريلات 5 نانومتر بيشتر بود. مقدار شاخص پراكندگي توزيع اندازه ذرات (PDI) به مراتب كمتر از يك بدست آمد كه نشان¬دهنده باريك بودن توزيع اندازه ذرات بود. همچنين نتايج ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) نشان داد كه ريزساختار هسته¬-پوسته با موفقيت توسط پليمرشدن امولسيوني نيمه پيوسته سنتز شده¬اند. با توجه به تصاوير TEM، مشخص شد نسبت قطر هسته به ضخامت پوسته با نسبت مواد مصرفي رابطه مستقيم دارد، به طوري كه براي قطر هسته پلي(بوتيل¬آكريلات) 56/20 نانومتر، ضخامت پوسته براي MMA 76/9 نانومتر و براي PS 3/13 نانومتر بوده است. از رابطه فاكس براي دماي انتقال شيشه‌اي (Tg) كوپليمرها در هسته و پوسته استفاده شد كه تحليل نتايج نشان داد هسته نرم PBA-co-EHA با °C 57 Tg ≈ − انعطاف‌پذيري بالا و قابليت جذب انرژي ضربه‌اي مطلوب دارد، در حالي كه پوسته سخت PMMA-PS با°C 105-100 Tg ≈ پايداري مكانيكي سامانه را تأمين مي‌كند. اختلاف قابل توجه Tg ميان هسته و پوسته، انتقال تنش كنترل‌شده و افزايش چقرمگي در ماتريس PVC را ممكن مي‌سازد. به منظور بررسي مقاومت ضربه، ذرات هسته-پوسته¬ي توليدي در آميزه PVC همراه با ساير افزودني¬هاي متداول استفاده شد و مقاومت ضربه هر كدام از اين آميزه¬ها به وسيله آزمون چارپي اندازه¬گيري شد. نتايج نشان داد با اضافه كردن phr3 از نمونه هاي ذرات هسته-پوسته مقاومت ضربه PVC افزايش يافت ولي نمونه BE/MS مقدار مقاومت ضربه PVC خالص كه حدود 5/2 كيلوژول بوده را به حدود 5/15 كيلوژول رسانده¬است كه به مقدار مقاومت ضربه گزارش شده براي نمونه تجاري (DL-698) بسيار نزديك است.
  • كليدواژه لاتين
    Emulsion polymerization , core–shell structure, , acrylic polymers, , impact resistance , , poly(vinyl chloride)
  • عنوان لاتين
    Investigation of the Effect of Core–Shell Polymer Type on the Microstructure of Acrylic Impact Modifiers an‎d Their Performance in Enhancing Impact Strength of PVC Compounds
  • گروه آموزشي
    مهندسي شيمي
  • چكيده لاتين
    In recent years, the use of acrylic core–shell structures as impact modifiers, foam property regulators, an‎d processing aids has gained considerable attention. The type of core an‎d shell polymers has a significant effect on the properties an‎d performance of these materials in enhancing impact resistance in PVC compounds, which is investigated in this study. For this purpose, polymeric latexes containing nanoparticles with a rubbery core an‎d a hard, glassy shell were synthesized via semi-continuous emulsion polymerization. Butyl acrylate an‎d ethylhexyl acrylate were used separately an‎d simultaneously as core monomers, while methyl methacrylate an‎d styrene were used both individually an‎d in combination as shell monomers. The chemical structures of the poly(butyl acrylate) an‎d poly(butyl acrylate–ethylhexyl acrylate) copolymer cores, as well as the poly(methyl methacrylate), polystyrene, an‎d their copolymer shells, were characterized using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). The average size an‎d distribution of the core–shell particles were analyzed using dynamic light scattering (DLS). The mean particle size ranged from 20 to 50 nm, an‎d observations showed that the diameter of the copolymer poly(butyl acrylate–ethylhexyl acrylate) core particles was 5 nm larger than that of the poly(butyl acrylate) homopolymer core. The particle size distribution index (PDI) was significantly lower than 1, indicating a narrow size distribution. Furthermore, transmission electron microscopy (TEM) results confirmed that the core–shell nanostructures were successfully synthesized via semi-continuous emulsion polymerization. Based on the TEM images, the ratio of core diameter to shell thickness was directly correlated with the ratio of the starting materials. For a poly(butyl acrylate) core diameter of 20.56 nm, the shell thickness was 9.76 nm for MMA an‎d 13.3 nm for PS. The Fox equation was used to estimate the glass transition temperature (Tg) of the copolymers in both the core an‎d the shell. Analysis showed that the soft PBA-co-EHA core, with Tg ≈ −57 °C, provides high flexibility an‎d desirable impact energy absorption, while the hard PMMA–PS shell, with Tg ≈ 100–105 °C, ensures the mechanical stability of the system. The considerable Tg difference between the core an‎d shell enables controlled stress transfer an‎d improved toughness in the PVC matrix. To eva‎luate impact resistance, the synthesized core–shell particles were incorporated into PVC compounds along with other conventional additives, an‎d the impact strength of each compound was measured using the Charpy test. The results showed that the addition of 3 phr of the core–shell particles increased the impact resistance of PVC. In particular, the BE/MS sample raised the impact strength of neat PVC from approximately 2.5 kJ to about 15.5 kJ, which is very close to the reported value for the commercial sample DL-698.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    157335
  • نويسنده

    جوادزاده، مهدي