چاپ کتاب از این پایان نامه بدون
اسامی اساتید غیر مجاز میباشد.

تقدیم اثر :

ماحصل آموخته هایم را تقدیم می کنم به:

پدر و مادر عزیزم…
که همواره بر کوتاهی و درشتی من، قلم عفو کشیده و کریمانه از کنار غفلتهایم گذشته اند و در تمام عرصه های زندگی یار و یاوری بی چشم داشت برای من بوده اند.
باشد که این خردترین، بخشی از زحمات آنان را سپاس گوید.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده 1
فصل اول: مقدمه 3
1-1- بیان مسئله 3
1-2- اهمیت و اهداف پروژه 5
فصل دوم: مروری بر مطالعات انجام شده 7
2-1- پلیمریزاسیون تعلیقی 9
2-1-1- دور همزن 9
2-1-2- غلظت پایدار کننده 10
2-2- سیلیکاتهای لایه ای 11
2-3- هدف از اصلاح سطحی نانوخاک رس و روشهای آن ….15
2-4- هدف از اصلاح سطح و لبه صفحات خاک رس توسط اصلاح کننده های سیلانی و چگونگی پیوند خوردن آن بر سطح 18
2-5- ساختار نانو کامپوزیتهای سیلیکاتی لایه ای 19
2-5-1- نانوکامپوزیت لخته ای 19
2-5-2- نانوکامپوزیت میان لایه ای 19
2-5- 3- نانوکامپوزیت ورقه ورقه شده 20
2-6- روشهای تهیه نانو کامپوزیتهای حاوی خاک رس 20
2-6-1- روش فیزیکی 21
2-6-1-ا- روش محلولی 21
2-6-1-ب- روش اختلاط مذاب 22
2-6-2- روش شیمیایی 24
2-6-2-ا- روش پلیمریزاسیون درجا 24
2-7- روشهای شناسایی مورفولوژی نانوکامپوزیتها 25
2-7-1- پراش اشعه ایکس 27
2-7-2- میکروسکوپ الکترونی عبوری 28
2-8- خواص نانوکامپوزیتها 28
2-9- بررسی کارهای انجام شده 30
فصل سوم : تجربی 45
3-1-مواد مصرفی 45
3-2-اصلاح مجدد نانو ذرات خاک رس 48
3-3-تهیه مخلوط حاوی مونومر / خاک رس 49
3-4- تهیه نانوکامپوزیت پلیمر/ خاک رس اصلاح شده 49
3-4-1- تهیه پلی متیل متاکریلات به روش سوسپانسیونی 49
3-4-2- تهیه نانوکامپوزیتهای پلی متیل متاکریلات / خاک رس اصلاح شده به روش پلیمریزاسیون سوسپانسیونیدرجا 50
3-4-3- تهیه نانوکامپوزیت به روش اصلاح درجا و پلیمریزاسیون درجا 53
3-5- دستگاهها و آزمونهای مورد استفاده جهت بررسی نوع ساختار و خواص حرارتی و مکانیکی نانو کامپوزیتها 54
3-5-1- آزمون طیف سنجی زیر قرمز(FTIR) 54
3-5-2- آزمون پراش اشعه ایکس(XRD) 54
3-5-3- آزمون گرماوزن سنجی(TGA) 55
3-5-4- آزمون خواص گرمایی دینامیکی- مکانیکی(DMTA) 55
3-5-5- آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) 55
3-5-6- آزمون اندازه گیری زاویه تماس(Contact angle) 56
3-5-7- آزمون اندازه گیری درصد ژل(Gel content) 56
فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادات 58
4-1- نتیجه گیری 58
4-2- پیشنهادات 61
منابع 62

فهرست اشکال

شکل 2-1 ساختار خاک رس مونت موریلونیت 13
شکل 2-2ریز ساختار مونت موریلونیت 14
شکل 2-3 تصویری از اصلاح لایههای خاک رس توسط کاتیونهای آلی 16
شکل 2-4 مدلهای رشد زنجیرههای آلکیلی، a: زنجیرههای کوتاه، b: زنجیره های متوسط، c : زنجیرههای بلند 17
شکل2-5 a : واکنش هیدرولیز.b :واکنش تراکمی 18
شکل 2-6 انواع ساختارهای نانوکامپوزیت پلیمر / خاک رس، a : ساختار لخته ای، b: ساختار میان لایه ای، c: ساختار ورقه ورقه ای بانظم ، d: ساختار ورقه ورقه ای بی نظم 20
شکل 2-7 نفوذ زنجیرههای پلیمر درون صفحات خاک رس به روش محلولی 22
شکل2-8 شمایی ازتهیه نانوکامپوزیت به روش لاتکس 22
شکل 2-9 شمایی از تهیه نانوکامپوزیت به روش مذاب زنجیرههای پلیمری 23
شکل 2-10 شمایی از تهیه نانوکامپوزیت به روش پلیمریزاسیون درجا 25
شکل 2-11 حالتهای مختلف پراکنش ذرات خاک رس اصلاح شده در ماتریس پلیمری با استفاده از آزمونهای پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری 26
شکل 2-12 طرحی از پراش اشعه ایکس 27
شکل2-13 بهبود خواص سدی نانوکامپوزیت با حضور نانو ذرات خاک رس 30
شکل 2-14 ساختار مولکولی اصلاح کنندهها، a : چهاروجهی کوکو آمین ، b : تری متوکسی وینیل سیلان 35
شکل 2-15 مراحل اصلاح خاک رس کلوزیت 20A و تهیه نانوکامپوزیت پلیمر / خاک رس 39
شکل 3-1 ساختار یونهای آمونیومی اصلاح کنندههای خاک رس معدنی 47
شکل 3-2 ساختار اصلاح کنندههای سیلانی 47
شکل3-3 شمایی از یک قطره نانو کامپوزیت 50

فهرست جداول

جدول 2-1 ساختار شیمیایی خاک های رس اسمکتیت رایج، M :کاتیون تک ظرفیتی ، X :درجه جانشینی کاتیونهای هم ریخت درصفحات هشت وجهی 13
جدول 2-2 نتایج آزمون پراش اشعه ایکس]50[ 31
جدول 2-3 نتایج آزمون پراش اشعه ایکس برای خاک رس اولیه و اصلاح شده ونانو کامپوزیت های تهیه شده با آنها]53[. 36
جدول 2-4 نتایج آزمون پراش اشعه ایکس]54[ 37
جدول 2-5 نتایج آزمون پراش اشعه ایکس برای خاک رس اولیه و اصلاح شده و نانو کامپوزیت های تهیه شده]55[ 40
جدول 2-6 نتایج آزمون پراش اشعه ایکس برای خاک رس اولیه و اصلاح شده]56[ 42
جدول 3-1 مشخصات مواد شیمیایی استفاده شده 45
جدول 3-2 مقادیر مونومر و خاکهای رس یک و دوبار اصلاح شده 49
جدول 3-3 دستور العمل تهیه نانوکامپوزیت های NKT و NKD دردرصد های وزنی 1و3 51
جدول 3-4 دستورالعمل تهیه نانوکامپوزیتهای تهیه شده با خاک رس دوبار اصلاح شده 52
جدول 3-5 دستورالعمل تهیه نانوکامپوزیت هایNKTMPS دردرصدهای وزنی مختلف 52
جدول 3-6 دستورالعمل تهیه نانوکامپوزیت های تهیه شده به روش اصلاح درجا 53
جدول 3-7 دستورالعمل تهیه نمونه ها جهت بررسی مقدار ژل 57

چکیده
دراین تحقیق، نانو کامپوزیتهای پلی متیل متاکریلات / خاک رس، حاوی درصدهای وزنی مختلفی از خاکرس (براساس ماده معدنی موجود در ساختار آنها) به روش پلیمریزاسیون سوسپانسیونی درجا تهیه شدند. خاکهای رس یکبار اصلاح شده مصرفی مشتمل بر خاکهای رس کانیپیا تی(KT) و کانیپیا دی(KD) بودند که به ترتیب توسط نمکهای تری متیل اکتا دسیل آمونیوم برماید(TMO) و دی متیل دی اکتا دسیل آمونیوم برماید(DMO) که از نظر تعداد زنجیره آلکیلی موجود در ساختارشان با یکدیگر متفاوت هستند آلی شدهاند. آزمونهای پراش اشعه ایکس، گرماوزن سنجی و گرمایی دینامیکی – مکانیکی بر روی نانو کامپوزیتهای تهیه شده انجام شد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس برای نمونه هایی با 3 % وزنی از خاک رس یکبار اصلاح شده نشان دادند که ساختار نانوکامپوزیتهای تهیه شده از نوع میان لایه ای است . همچنین با افزایش درصد وزنی خاک رس یکبار اصلاح شده درون ماتریس پلیمری، پایداری حرارتی و خواص گرمایی دینامیکی – مکانیکی شامل مدول و دمای انتقال شیشه ای نمونههای نانوکامپوزیتی افزایش یافت.
درمرحله دیگر از این تحقیق، خاک رس یکبار اصلاح شده KT توسط اصلاح کننده های سیلانی 3- متاکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (MPS) و N- (n-بوتیل)-3-آمینوپروپیل تری متوکسی سیلان (1189) مجددا اصلاح شد. اصلاح مجدد خاکرس KT با هدف اصلاح لبهها به منظور افزایش سازگاری بین خاک رس و پلیمر صورت گرفت تا با توزیع مناسب خاک رس دوبار اصلاح شده درون بستر پلیمری و بر هم کنش قوی در فصل مشترک خاک رس و ماتریس پلیمری، خواص نانو کامپوزیت نهایی بهبود یابد. اصلاح کنندههای سیلانی یاد شده دارای گروههای متوکسی هستند که پس از هیدرولیز، قابلیت اتصال به لبهها را ازطریق انجام واکنش تراکمی با گروههای هیدروکسیل موجود در لبهها پیدا میکنند. اصلاح کننده سیلانی MPS ازجمله اصلاح کننده های فعال است که دارای گروه وینیلی در انتهای ساختار خود می باشد، درحالیکه اصلاح کننده سیلانی 1189 یک اصلاح کننده غیر فعال به شمار می آید که توانایی شرکت در واکنشهای پلیمریزاسیون را ندارد. آزمونهای پراش اشعه ایکس، گرماوزن سنجی، طیف سنجی زیر قرمز و اندازه گیری زاویه تماس برروی خاک های رس دوبار اصلاح شده انجام شد . نتایج مربوط به آزمون پراش اشعه ایکس حاکی از افزایش فاصله بین صفحات خاکهای رس دوبار اصلاح شده بود که پس از شستشوی خاکهای رس دوبار اصلاح شده با تولوئن، فاصله بین صفحات کاهش یافت. نتایج آزمون گرماوزن سنجی نشان می دهد که مقدار ماده معدنی باقی مانده در خاکهای رس دوبار اصلاح شده کمتر شده است. همچنین طیفهای مربوط به اعدادموجی ساختار اصلاح کنندههای سیلانی در آزمون طیف سنجی زیر قرمز مشاهده شد که حضور اصلاح کنندههای سیلانی در ساختار خاک رس را تائید می کنند . نتایج آزمون اندازهگیری زاویه تماس نشان داد که با اصلاح مجدد خاک رس یکبار اصلاح شده ماهیت آب گریزی ماده بیشتر شده است. نانوکامپوزیتهای متشکل از پلیمر / خاک رس دوبار اصلاح شده در 3% وزنی تهیه شدند و تحت آزمون پراش اشعه ایکس قرار گرفتند. نتایج نشان داد که فاصله بین صفحات در نانوکامپوزیتهای حاوی خاک رس دوبار اصلاح شده با مقدار nm77/3 نسبت به فاصله بین صفحات درنانوکامپوزیت حاوی خاک رس یکبار اصلاح شده بامقدارnm 6/3 افزایش داشته است که این امر به سازگاری هرچه بیشتر خاک رس دوبار اصلاح شده و پلیمر نسبت داده شد. همچنین پایداری حرارتی نانوکامپوزیتهای حاوی 3% وزنی از خاک رس دوبار اصلاح شده در مقایسه با پلیمر خالص بیشتر شده است.
از سوی دیگر، نانو کامپوزیتهای پلی متیل متاکریلات حاوی خاک رس دوبار اصلاح شده با MPS، در درصد های وزنی 25/0، 5/0، 75/0 و 1 تهیه شدند و آزمونهای مختلفی همچون اندازه گیری درصد ژل ، گرمایی دینامیکی – مکانیکی بر روی آنها انجام شد. بر اساس ننایج حاصله، با افزایش درصد وزنی خاک رس دوبار اصلاح شده، درصد ژل افزایش یافت. همچنین مدول و دمای انتقال شیشه ای برای نانوکامپوزیتهای حاوی 25/0% تا 5/0% وزنی ازخاک رس روندی صعودی را نشان داد که با افزایش درصد وزنی خاک رس دوبار اصلاح شده به میزان 75/0% و 1% وزنی روند نزولی مشاهده شد. تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری از نانوکامپوزیت حاوی 5/0% وزنی از خاک رس دوبار اصلاح شده نشاندهنده توزیع مناسب صفحات خاک رس درون بستر پلیمری با ساختار ورقه ورقه شده هستند، اگرچه اندکی ساختار میان لایهای نیز قابل مشاهده است. همچنین مدول نانوکامپوزیت تهیه شده با 5/0% وزنی از خاک رس دوبار اصلاح شده با مقدار 07/1 GPa درمقایسه با مدول نانوکامپوزیت حاوی 5/0% از خاک رس یکبار اصلاح شده KT با مقدارGPa 86/0افزایش چشمگیری را نشان داد. علاوه بر این، نتایج آزمون حرارتی دینامیکی – مکانیکی مربوط به نانوکامپوزیت حاوی 5/0%وزنی از خاک رس دوبار اصلاح شده تقریبا معادل نتایج مربوط به نانوکامپوزیت تهیه شده با 3% وزنی از خاک رسKT است. درنتیجه با درصدکمتریازخاکرسدوباراصلاحشدهمیتوانبهخواصمکانیکیبالاتریدستیافت.
کلیدواژه : پلی متیل متاکریلات، نانو ذرات خاک رس ، نانوکامپوزیت، پلیمریزاسیون سوسپانسیونی، درجا
فصل اول

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   منابع پایان نامه درموردغرری، تأمین، "

مقدمه
در این فصل به کلیاتی در مورد بیان مسئله، اهمیت و اهداف این پژوهش پرداخته خواهد شد.
بیان مسئله
نانو کامپوزیت ها از توزیع یا پراکنش ذرات نانو در یک ماتریس تشکیل می شوند. ماتریس می تواند یک جزئی یا چند جزئی باشد و ممکن است حاوی موادی باشد که خاصیت هایی همچون تقویت کنندگی، چقرمگی و هدایت کنندگی را به سیستم وارد کند.
واژه نانوکامپوزیت، به کامپوزیت هایی که حداقل یکی از ابعاد فاز پراکنده در آن در مقیاس نانو? (10?^(-9) m ) باشد، اطلاق می شود. نانو کامپوزیت ها براساس ابعاد ذرات فاز

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید