پراکنده به سه دسته تقسیم می شوند :
هر سه بعد فاز پراکنده در مقیاس نانومتری هستند. به عنوان مثال ذرات سیلیکای کروی به دست آمده با روش سل- ژل یا پلیمریزاسیون درجا از این دسته اند.
دو بعد از فاز پراکنده در مقیاس نانومتری هستند و بعد سوم بزرگ تر از 100 نانومتر است. در این حالت یک ساختار کشیده شده ، ایجاد می شود که نانو لوله ها از این دسته هستند. تقویت انواع زمینه های فلزی، سرامیکی و پلیمری توسط نانو لوله ها امکان پذیر است.

فاز پراکنده فقط دارای یک بعد در مقیاس نانو متری است. در این مورد پرکننده به صورت ورقه هایی با ضخامت یک یا چند نانو متر و با طول صد ها یا هزاران نانو متر می باشد. خاک رس در بین سیلیکات های لایه ای بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. زیرا خاک رس اولیه بیشتر دردسترس است و دانشمندان اطلاعات دقیق تری در زمینه ساختار و ظرفیت اصلاح پذیری آنها دارند .
نانو کامپوزیت های پلیمری1 در حال حاضر به صورت دسته جدیدی از مواد پراهمیت مطرح شدهاند. این خانواده ازکامپوزیت ها متشکل از زمینه ی پلیمری و پرکننده معدنی هستند. نانو کامپوزیت های پلیمری غالبا از طریق امتزاج با پلیمرها و یا پلیمریزاسیون مونومرها در فاصله میان لایه های نانو ذرات بدست میآیند.کارایی این مواد با به کارگیری 2 تا 7 درصد وزنی از مواد تقویت کننده، با کامپوزیت های معمولی با 30 تا50 درصد وزنی از مواد تقویت کننده، برابری می کند.
به این نکته باید توجه کرد که استفاده بالای پرکننده در کامپوزیت های معمولی باعث افزایش نامطلوب دانستیه و ایجاد قطعات سنگین، کاهش جریان مذاب و افزایش شکنندگی می شود. علاوه بر این کامپوزیت های معمولی کدر و غیر شفاف هستند. این مشکلات در نانو کامپوزیت هاکمتر دیده شده و تقریبا برطرف می شوند.
مهمترین مصرف نانو کامپوزیت های پلیمری در صنعت حمل و نقل، بسته بندی، ساختمان، سازه های الکترونیکی، وسایل برقی، فوتونیکی و حسگرها است. این کاربردها خواص مغناطیسی اصلاح شده، قابلیت عبور الکتریسته یا نور و خاصیت زیست سازگاری را در بر می گیرد. رفتار نانو کامپوزیت های پلیمری مانند مواد متشکل از یک جزء یا مواد یک فازی است. نانو کامپوزیت های پلیمری شفاف اند و دانسیته پایین از خود نشان می دهند.آنها را می توان به سادگی با افزودنی ها اصلاح کرد[1].
نانو کامپوزیت های پلیمری به سه روش تهیه می شوندکه عبارتند از:
روش محلولی
روش اختلاط مذاب
روش پلیمریزاسیون درجا

در چند دهه اخیر، نانو کامپوزیت های پلیمر/ سیلیکات لایه ای کانون توجه محققین بسیاری بوده است. نسبت منظر بالای صفحات میان لایه ای شده و یا ورقه ورقه شده، پتانسیل لازم برای بهبود قابل توجه تعداد زیادی از خواص پلیمرها را با به کارگیری مقدار اندکی نانو خاک رس فراهم می کند. یکی از مزیت های استفاده از نانو ذرات، وزن کمتر قطعه نهایی تهیه شده با نانو سیلیکات های لایه ای نسبت به انواع معمولی آن می باشد که دلیل آن درصد پایین استفاده از این نانوذرات است. به طور کلی خاک های رس اصلاح شده با نسبت 1:3 جانشین موادی همچون تالک یا پرکنندههای های شیشهای شده اند. به طورمثال، 5 درصد وزنی از خاکهای رس می توانند جایگزین15 درصدوزنی از پرکننده هایی همچون کربنات کلسیم بشوند که باعث ارتقای خواص مکانیکی محصول نهایی می گردند[2].
مزیت عمده دیگر نانوکامپوزیت های سیلیکاتی نفوذناپذیری آنها در برابر گازها است. زمانی که صفحات خاک رس بخوبی توزیع شده و آرایش یافته باشند به مقدار قابل توجهی نفوذپذیری را کاهش میدهند. همچنین موجب افزایش قابل توجه مقاومت اشتعال پذیری در پلیمر می شوند.
سیلیکات های لایه ای جزء نانوذرات مهمی به حساب می آیند که علاوه بر بهبود خواص مکانیکی[3]، پایداری حرارتی[4] ، پایداری شیمیایی و خواص الکتریکی نمونهها را افزایش می دهند. اما مشابه سایر نانوذرات، وجود جاذبه ی واندروالس در بین آنها، باعث به هم چسبیدن و تجمع سیلیکات های لایه ای میشود که این امر مانع از پراکندگی مطلوب نانوذرات در بستر پلیمری می گردد. در نتیجه، رسیدن به خواص منحصر به فرد سیلیکات های لایهای را با مشکل مواجه میکند. پس می توان به مشکل اصلی فرآیند تهیه نانو کامپوزیت ها، عدم توزیع یکنواخت فاز تقویت کننده در بستر پلیمری و تجمع ذرات، اشارهکردکه سبب افزایش انرژی سطحی ذرات می شود وخواص مکانیکی نانو کامپوزیت ها را کاهش می دهد[5].
اهمیت و اهداف پروژه
آزمایشهای متعدد در زمینه بهبود خواص نانوکامپوزیت های پلیمر / خاک رس نشان داده است که برهم کنش الکتروستاتیک ضعیف در فصل مشترک خاک رس معدنی آب دوست و ماده آلی آب گریز، تاثیرات منفی بر استحکام مکانیکی نهایی نانو کامپوزیت های پلیمر / خاک رس می گذارد. علت وجود این نقص، ناسازگاری ذرات خاک رس آب دوست با ماده آلی آب گریز است. دلیل ناسازگاری بین دو ماده فوق الذکر وجود گروهای هیدروکسیلی برروی لبه و همچنین سطوح داخلی و خارجی صفحات خاک رس عنوان می شود[6].
به منظور بهبود پایداری پراکنش نانوذرات در محیط آلی و یا ماتریسهای پلیمری، لازم است که با اصلاح سطح ذرات از طریق مولکولهای فعال سطحی و یا سایر اصلاح کننده ها، میان ماتریس پلیمری و نانوذرات سازگاری ایجاد نمود. عموماً، نانو ذرات خاک رس به روش تبادل یونی و با استفاده ازمواد آلی موسوم به نمک های آلکیل آمونیوم نوع چهارم اصلاح می شوند. با کمک روش تبادل یونی تنها می توان سطوح داخلی وخارجی نانو ذرات را اصلاح کرد و این بدین معناست که هنوزگروه های هیدروکسیل برروی لبه ها و بعضاً بر سطوح نانو ذرات باقی می مانند. بنابراین، برای ایجاد سازگاری کامل بین دو ماده آب دوست و آب گریز باید لبه های ذرات خاک رس نیز در معرض اصلاح قرار گیرند. در غیر این صورت، پدیده خوشه ای شدن و عدم ورقه ای شدن ذرات خاک رس معدنی در ماتریس پلیمر ی مشاهده می شود. درواقع ، نانوذرات به دنبال پراکنش نامناسب در ماتریس پلیمری، تمایل زیادی به کلوخه شدن داشته و موجب افت خواص نوری و مکانیکی نانوکامپوزیت می گردند.
تلاش های بسیاری در جهت پراکنده کردن سیلیکات های لایه ای در ماتریس پلیمری صورت گرفته است که از آن جمله می توان به استفاده از مواد فعال سطحی مناسب و یا ایجاد گروه های عاملی روی سطح اشاره کردکه با ایجاد پیوندهای کووالانسی با ماتریس پلیمری، سبب بهبود قابل توجه در خواص پلیمر میشود [7]. درنهایت بهبود خواص نانوکامپوزیت های پلیمری همواره مورد توجه بوده است. از آنجاییکه دلیل اصلی افزودن ذرات معدنی به پلیمرها بهبود خواص مکانیکی آنها است، بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های پلیمری اهمیت ویژه ای دارد. در سال های اخیر، انواع خاک های رس اصلاح شده به طورگسترده ای در زمینه تولید نانوکامپوزیت های پلیمری مورد استفاده قرارگرفته اند.
ازاوایل دهه اخیر، علاوه بر سطوح داخلی و خارجی صفحات خاک رس که با روش تبادل یونی اصلاح می شوند، لبه ها و سطوح شکسته صفحات خاک رس نیز به منظور اصلاح مجدد مورد بررسی و آزمایش قرار گرفتند. محققان به دنبال روش های جدیدی هستند تا بتوانند با استفاده از اصلاح مجدد و یا عاملدارکردن خاک های رس یکبار اصلاح شده از طریق گروه های سیلانی و با روش پیوند زدن سیلان بر لبه ها و سطوح دارای گروه های هیدروکسیل، به صورتی پربازده و موثر سازگاری نانو ذرات اصلاح شده با پلیمر مورد نظررا افزایش دهند [8].
تحقیق حاضر با هدف بررسی تاثیر اصلاح مجدد خاک رس آلی شده با استفاده از اصلاح کنندههای سیلانی بر مشخصات ساختاری خاک رس و همچنین تهیه و بررسی خواص نانوکامپوزیتهای پلیمری حاوی خاکهای رس دوبار اصلاح شده انجام شده است . در ادامه، ابتدا در فصل دوم، مونومر مورد استفاده و خاک رس موردنظر در این پژوهش معرفی میشوند. سپس، برخی مفاهیم پایه و کلیاتی در مورد روش های تهیه نانوکامپوزیت های پلیمری و ساختارهای موجود بیان می گردد. در انتهای فصل مروری بر کارها و مطالعات انجام شده در مورد چگونگی اصلاح صفحات خاک رس به روش های گوناگون، سنتز نانوکامپوزیت های پلیمر / خاک رس اصلاح شده و بررسی خواص شیمیایی، حرارتی و مکانیکی صورت می گیرد. در فصل سوم ، مواد مصرفی، روش ها ودستگاههای به کارگرفته شده معرفی گردیده و در فصل چهارم به بحث و بررسی نتایج آزمون ها و مشاهدات پرداخته می شود. در فصل پنجم هم نتایج به دست آمده بیان می شوند و جهت ادامه تحقیقات در این زمینه پیشنهاداتی ارائه می گردند.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   تحقیق با موضوع استان کردستان، مصرف کنندگان، عرضه و تقاضا

فصل دوم
مروری بر مطالعات انجام شده
پلی متیل متاکریلات2با فرمول شیمیایی (??C_5 O?_2 H?_8 )_nیکی از پلیمرهای معروف و شناخته شده ای است که با 92 درصد قابلیت گذردهی نور و رنگ پذیری مناسب، که زمان و تغییرات جوی بر آن بی تاثیر است، رقیبی جدی برای شیشه در بسیاری از کاربردها محسوب می شود. در میان پلاستیک های شفاف، نسبت به اشعه ماوراء بنفش، رطوبت و دیگر اثرات محیطی از همه مقاوم تر است. همچنین می توان به مقاومت ضربه ای بالا (در حدود 5 برابر شیشه ) ، پایداری رنگ و وزن کم آن اشاره کرد .
تهیه مونومرمتیل متاکریلات، از طریق یک فرایند دو مرحله ای انجام می گیرد. ابتدا استون و هیدروژن سیانید با هم واکنش می دهند تا استون سیانوهیدرین به دست آید. سپس این ترکیب در حضور اسید سولفوریک غلیظ با متانول حرارت داده می شود تا مونومر متیل متاکریلات بدست آید. مونومرهای اکریلیک از طریق فرایندهای پلیمریزاسیون رادیکال آزاد که معمولا به وسیله آغازگرهای پروکسیدی شروع می شوند پلیمریزه می گردندکه پلی متیل متاکریلات نیز به این روش حاصل می شود. یک آغازگر، رادیکالی فعال راحاصل می کندکه دردماهای بالاتر موجب پیشرفت واکنشی می گردد که بسیار شدید وگرمازاست، به طوری که گرمای آزاد شده بایستی به نحوی از سیستم خارج و مهار گردد.

پلی متیل متاکریلات به عنوان یک ترمو پلاستیک (پلاستیک گرما نرم) شناخته می شود. از نام های دیگر آن می توان به آکریلیت (Acrylite)، گلاس فلکس (Glassflex)، لوسیت (Lucite)، پلکسی گلاس (Plexiglass)، پرسپکس (Perspex)، آلتوگلاس (Altuglass)، اپتیکس (Optix) اشاره کرد.
این ماده درون حلال هایی نظیر تولوئن، بنزن، تترا هیدروفوران (THF) و… قابل حل است. همچنین نقطه ذوب متیل متاکریلات در حدود ? 48- و نقطه جوش آن در حدود ?110 گزارش شده است.
در ابتدا پلی متیل متاکریلات به عنوان جایگزین شیشه بطور وسیعی در صنایع پنجره سازی و شیشهاندازی کاربرد داشت. شرکت های پلیمری با بهره گیری از جدیدترین ماشین آلات و تکنولوژی های پیشرفته حال حاضر دنیا، اقدام به تولید صفحات تخت پلی متیل متاکریلات کرده اند. صفحات پلی متیل متاکریلات کاربرد وسیعی در تهیه و ساخت پنجره های هواپیما دارند. این صفحات بسیارسخت و محکم و از نظر استحکام در برابر ضربه از شیشه مقاوم تر هستند. همچنین ازشفافیتی در حد شیشه وسطحی براق، صیقلی و مقاوم در برابر عوامل جوی و پرتو نور خورشید برخوردارند. علاوه بر استحکام و خواص نوری بالا، درصد جذب رطوبت بسیار کم و مقاومت کششی و الکتریکی خوبی دارند.
حدود 40 تا 50 درصد تولیدات این پلیمر در صنایع اتومبیل سازی، 33 درصد در ساختمان سازی و صنایع روشنایی و بقیه در تولید و طراحیCD، اسباب بازی، لوازم التحریر مثل خودکار، تزئینات و ساخت تندیس و صنایع الکتریکی به کار می روند.
مونومر متیل متاکریلات را به چهار روش مختلف می توان پلیمریزه کرد :
پلیمریزاسیون توده ای3
پلیمریزاسیون محلولی4
پلیمریزاسیون امولسیونی5
پلیمریزاسیون تعلیقی6
در این پروژه روش تعلیقی، روش مورد نظر ما است.

پلیمریزاسیون تعلیقی
یکی از اهداف مهم در فرآیندهای پلیمریزاسیون دست یاب

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید