دانلود پایان نامه ارشد:سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت­های ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح شده

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته شیمی

گرایش : پلیمر

عنوان : سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت­های ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح شده

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد اهـر

دانشکده­ی فنی- مهندسی

گروه مهندسی شیمی

پایان ­نامه کارشناسی ارشد «M.Sc.»

گرایش: مهندسی پلیمر

عنوان:

سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت­های ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح شده

استاد راهنما:

دکتـر مصطفی رضایی

پاییز 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالبفصل اول: کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق............................................................ 11-1. مقدمه بر پلی­یورتان­ها............................................................................................................................... 21-2. شیمی پلی­یورتان­ها................................................................................................................................... 41-3. ترموپلاستیک پلی­یورتان و کاربرد آن.................................................................................................. 51-4. شیمی ترموپلاستیک پلی­یورتان............................................................................................................ 71-4-1. دی‌ایزوسیانات­ها....................................................................................................................... 81-4-2. پلی‌ال‌ها................................................................................................................................... 111-4-2-1. پلی­ال­های پلی­اتری............................................................................................ 111-4-2-2. پلی‌ال‌های پلی­استری........................................................................................ 121-4-3. زنجیرگستراننده.................................................................................................................... 131-4-4. کاتالیزورها............................................................................................................................... 14الف- کاتالیزورهای اسیدی..................................................................................................... 15ب- کاتالیزورهای بازی............................................................................................................ 15ج- کاتالیزورهای آمینی.......................................................................................................... 15د- کاتالیزورهای فلزی............................................................................................................. 161-4-5.  سایر مواد افزودنی به پلی­یورتان­ها................................................................................. 161-5. سنتز ترموپلاستیک پلی‌یورتان........................................................................................................... 161-5-1.  روش پیش پلیمری (یا دومرحله‌ای )............................................................................ 171-5-1-1. روش پلیمر شدن مذاب.................................................................................... 181-5-1-2. روش پلیمر شدن در حلال.............................................................................. 181-5-2. روش یک مرحله‌ای............................................................................................................... 181-5-3. تولید صنعتی ترموپلاستیک پلی­یورتان.......................................................................... 191-6. مورفولوژی ترموپلاستیک پلی­یورتان................................................................................................. 191-7. خواص فیزیکی –  مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان................................................................. 201-7-1. تغییرات دمایی....................................................................................................................... 201-7-2. خواص مکانیکی..................................................................................................................... 201-7-2-1. رفتار تنش – کرنش ترموپلاستیک پلی­یورتان.......................................... 211-7-2-2. میزان مانایی فشاری ترموپلاستیک پلی­یورتان........................................... 221-7-2-3. سختی ترموپلاستیک پلی­یورتان.................................................................... 221-7-3. خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی­یورتان....................................................................... 221-7-4. پایداری هیدرولیتیکی ترموپلاستیک پلی­یورتان........................................................... 231-7-5. مقاومت شیمیایی ترموپلاستیک پلی­یورتان................................................................... 241-8. نانو ذرات و نانوکامپوزیت‌های پلیمری............................................................................................... 241-8-1.پرکننده‌های نانوذره‌ای.......................................................................................................... 251-8-1-1. نانولوله‌های کربنی............................................................................................... 261-8-1-2. نانو ذرات فلزی یا سرامیکی (سه بعدی)...................................................... 271-8-1-3. نانو سیلیکات‌های لایه­ای (صفحه مانند)....................................................... 271-9. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان..................................................................................... 281-9-1. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- گرافیت................................................. 281-9-2. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو لوله­های کربن.............................. 291-10. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو رس اصلاح­شده.......................................... 301-10-1. روش­های تولید نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو رس اصلاح­شده 31الف- فرایند مذاب.................................................................................................................... 32ب- پلیمرشدن درجا............................................................................................................... 32ج- جایگیری بین لایه‌ای از طریق ریخته­گری حلالی................................................... 331-10-2. واکنش­پذیری خاک رس با مواد اولیه­ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان...................... 341-10-3. اثر نانو ذرات رس بر ساختار و خواص فیزیکی مکانیکی نانوکامپوزیت  ترموپلاستیک پلی­یورتان         36فصل دوم: مواد و روش‌ها............................................................................................. 41 2-1. مقدمه........................................................................................................................................................ 422-2. مواد مورد استفاده.................................................................................................................................. 432-2-1. پلی‌ال پلی‌اتری (پلی تتراهیدروفوران)............................................................................ 432-2-2. دی­ایزوسیانات (هگزا متیلن دی­ایزوسیانات)................................................................. 442-2-3. زنجیرگستراننده(1و4 بوتان‌دی‌ال)................................................................................... 442-2-4. کاتالیست فلزی (2- اتیل هگزانوات قلع)....................................................................... 452-2-5. نانوذرات رس مورد استفاده................................................................................................ 462-3.  روش تهیه­ی نمونه‌ها............................................................................................................................ 462-3-1. تهیه­ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان خالص.......................................................................... 462-3-2. تهیه­ی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی‌یورتان.............................................................. 482-4. تجهیزات به کار گرفته‌شده.................................................................................................................. 482-5. تعیین گروه‌های عاملی ترموپلاستیک پلی‌یورتان­های خالص توسط طیف FT-IR.............. 492-6. بررسی نحوه­ی پخش خاک رس اصلاح‌شده C30B  در نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان        492-7. تعیین دماهای انتقال ترموپلاستیک پلی‌یورتان­های خالص توسط آنالیز حرارتی DSC ... 492-8. تعیین خواص کششی نمونه­های ترموپلاستیک پلی‌یورتان......................................................... 49فصل سوم: نتایج و بحث.............................................................................................. 513-1. بررسی تغییرات ساختار شیمیایی با استفاده از طیف FT-IR.................................................. 523-2. مورفولوژی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی­یورتان- خاک رس اصلاح‌شده........................... 553-3. مطالعه­ی رفتارهای دمایی ترموپلاستیک پلی­یورتان با استفاده از آزمون DSC................... 583-4. خواص مکانیکی نمونه­های ترموپلاستیک پلی‌یورتان.................................................................... 603-5. جمع‌بندی نتایج...................................................................................................................................... 64فصل چهارم. نتیجه­گیری و پیشنهادات...................................................................... 654-1. نتیجه‌گیری............................................................................................................................................... 66الف- مورفولوژی و ساختار شیمیایی............................................................................................................ 66ب- مطالعات رفتار حرارتی............................................................................................................................. 67ج- خواص مکانیکی.......................................................................................................................................... 674-2. پیشنهادات................................................................................................................................................ 68فهرست منابع فارسی.................................................................................................. 69فهرست منابع انگلیسی............................................................................................... 70 فهرست جدول­هافصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیقجدول (1-1): ساختار برخی از زنجیرگستراننده­ها.................................................................................. 14جدول (1-2): خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی‌یورتان........................................................................ 23فصل دوم.  مواد و روش‌هاجدول (2-1): مشخصات ظاهری و خواص پلی‌ال مورد استفاده در این تحقیق.............................. 43جدول (2-2): مشخصات ظاهری و خواص دی­ایزوسیانات(HDI) مورد استفاده در این تحقیق. 44جدول (2-3): مشخصات زنجیرگستراننده بوتان‌دی‌ال مورد استفاده در این تحقیق..................... 45جدول (2-4): مشخصات کاتالیست فلزی 2- اتیل هگزانوات قلع مورد استفاده............................. 45جدول (2-5): مشخصات خاک رس اصلاح‌شده  Cloisite30B مورد استفاده.............................. 46جدول (2-6): فرمولاسیون­های استفاده شده برای تهیه­ی ترموپلاستیک پلی­یورتان­های مختلف 47فصل سوم. نتایج و بحثجدول (3-1): میزان نواحی سخت، دمای انتقال شیشه­ای، دماهای ذوب ناحیه نرم و سخت برای نمونه­های TPU1 و TPU2............................................................................................................................................................................... 59جدول (3-2): مدول یانگ و کرنش در نقطه­ی شکست و استحکام کششی برای نمونه­ی TPU1 61جدول (3-3): مدول یانگ و کرنش در نقطه­ی شکست و استحکام کششی برای نمونه­ی TPU2 61فهرست شکل­هافصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیقشکل (1-1): کاربردهای مختلف پلی­یورتان در صنایع مختلف................................................................ 4شکل(1-2): ساختار ایزوسیانات­های مهم...................................................................................................... 8شکل(1-3): برخی از واکنش­های ایزوسیانات­ها........................................................................................ 10شکل (1-4): ساختار شیمیایی برخی از پلی‌ال‌های پلی­اتری............................................................... 12شکل (1-5): ارتباط میان وزن مولکولی ترموپلاستیک پلی­یورتان با نسبت میان NCO/OH.... 17شکل (1-6): وابستگی دمایی خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان در دماهای مختلف...... 21شکل(1-7): انواع پرکننده­های نانوذره­ای.................................................................................................... 25شکل (1-8): تصاویری از ساختار و سطح مقطع SWNT و MWNT.............................................. 26شکل(1-9): نحوه اصلاح و اضافه کردن گرافیت به ترموپلاستیک پلی‌یورتان................................. 29شکل (1-10): ساختارهای متصور برای نانوکامپوزیت پلیمری- نانو خاک رس اصلاح­شده......... 30شکل (1-11): شمایی از مراحل سنتز نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو خاک رس. 33شکل (1-12): بررسی واکنش خاک رس با پیش پلیمر توسط آزمون FTIR................................. 35شکل (1-13): تشکیل پیوند هیدروژنی میان زنجیره­های پلی‌یورتان با خاک رس......................... 36شکل(1-14): طیف XRD مربوط به نانو خاک رس اصلاح­شده Cloisite 30B.......................... 37شکل(1-15): طیف XRD مربوط به نانو خاک رس اصلاح­شده Cloisite 30B.......................... 40فصل دوم.  مواد و روش‌هاشکل (2-1): شمای کلی از مراحل تهیه­ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان خالص................................... 47فصل سوم. نتایج و بحثشکل (3-1): طیف­های FT-IR  برای نمونه­هایTPU1  و TPU1.................................................... 52شکل (3-2): طیف­های FTIR برای نمونه­ی TPU1 در دو حالت قبل و بعد از پخت کامل........ 53شکل(3-3): طیف­های FTIR نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 همراه با 1 و 3 درصد وزنی نانو خاک رس اصلاح­شده............................................................................................................................................................................... 54شکل(3-4): طیف­های FTIR نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 همراه با 1 و 3 درصد وزنی نانو خاک رس اصلاح­شده............................................................................................................................................................................... 55شکل (3-5): الگوهای XRD نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 در محدوده­ی o(10-2) 56شکل (3-6): الگوهای XRD نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 در محدوده­ی o(10-2) 57شکل (3-7): الگوهای XRD نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 در محدوده­یo(40-10) 57شکل (3-8): الگوهای XRD نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 در محدوده­ی o(40-10) 58 شکل (3-9): آزمون DSC برای نمونه­های TPU1 و TPU2................................................................ 58شکل (3-10): رفتار تنش- کرنش نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1................................. 60شکل (3-9): رفتار تنش- کرنش نمونه­های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2.................................... 61شکل(3-12): مدول یانگ برای نمونه­های TPU1 و TPU2 و نانوکامپوزیتی................................... 62شکل (3-13): مداخله­ی لایه­های خاک رس در تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین زنجیرهای پلی­یورتانی                   64 فهرست طرح­­هافصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیقطرح(1-1): واکنش ایزوسیانات با گروه هیدروکسیل و تشکیل گروه یورتانی..................................... 4طرح(1-2): واکنش ایزوسیانات با الکل.......................................................................................................... 7طرح(1-3): واکنش میان آمین و فسژن........................................................................................................ 9طرح(1-4): واکنش تولید پیش پلیمر پلی­یورتان..................................................................................... 17طرح (1-5): واکنش تولید پلیمر پلی­یورتان نهایی از پیش پلیمر........................................................ 18 فصل اولکلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق 1-1. مقدمه­ای بر پلی­یورتان­هااز زمان کشف پلی­یورتان­ها در اواخر دهه­ی سی قرن بیستم تاکنون، این پلیمرها همواره به دلیل خواص ویژه و منحصربه‌فرد خود مورد توجه جدی بوده‌اند. تا اواسط دهه­ی 70 میلادی پلی­یورتان به دلیل قیمت بالای آن‌ها در کاربردهای ویژه­ای مصرف می‌شدند ولی پس از آن دامنه‌ی تولید آن‌ها به‌سرعت گسترش یافت و در زمینه‌های مختلف صنعتی مورد بهره‌برداری قرارگرفته‌اند [6-1].پلی­یورتان­ها، پلیمرهایی هستند که امروزه به‌عنوان فیلم، الیاف، الاستومر و نظایر آن مورد استفاده قرار می‌گیرند [8،7].اعتبار کشف پلی‌یورتان‌ها متعلق به پروفسور بایر آلمانی در سال 1937 می‌باشد. وی با انجام واکنش بین دی­ایزوسیانات آلیفاتیک و دی­ال­آلیفاتیک (گلیکول) و 1،4 بوتان­دی­ال تحت شرایط رفلاکس نوعی پلیمر خطی با وزن مولکولی بالا و ویسکوزیته­ی ذوب پایین به دست آورد که هم‌اکنون به آن پلی­یورتان گفته می‌شود. این پلی­یورتان به روش مذاب تهیه شد[11-1].همانند پیشرفت‌های دیگر علم شیمی پلیمر، روش‌های جدیدی برای تولید پلی­یورتان نیز مطرح شدند. اولین پلی­یورتان تولیدشده دارای دمای ذوب oC185 و با نام Igamid U تحت عنوان سنتز و Perlon U برای نام تجاری بود[1،8،12].اولین ترموپلاستیک پلی­یورتان با نام I-Rubber توسط شرکت Dupont و ICI در دهه­ی 40 میلادی به بازار عرضه شد. در این ترموپلاستیک پلی­یورتان از آب به عنوان زنجیرگستراننده، از  نفتالین 1و5 دی‌ایزوسیانات[1] به عنوان دی­ایزوسیانات و یک پلی‌اتر یا پلی‌استر دی­ال با وزن مولکولی بالا استفاده شد. به دلیل بالا بودن دمای ذوب این پلیمر از دمای تخریب پیوند یورتانی، این نوع پلیمر را به عنوان ترموپلاستیک پلی­یورتان در نظر نمی‌گیرند. پیشرفت اصلی زمانی بود که در سال 1958 برای اولین بار از دی فنیل متیلن 4و4 دی‌ایزوسیانات[2] به عنوان دی­ایزوسیانات در تولید ترموپلاستیک پلی­یورتان استفاده شد[10-8].واژه­ی پلی­یورتان به معنی پلیمری است که دارای پیوند یورتانی می‌باشد. درواقع، پلی‌یورتان‌ها در ساختمان مولکولی خود دارای گروه‌های یورتانی با توجه به ترکیبات شیمیایی زنجیره می‌باشند. پلی‌یورتان به‌طورمعمول علاوه بر گروه یورتانی شامل گروه‌های هیدروکربنی آروماتیک و آلیفاتیک، استرها، اترها، آمیدها، اوره و گروه‌های ایزوسیاناتی هم می‌باشد[8،1].پلی­یورتان­ها در کاربردهای وسیعی مورداستفاده قرار می‌گیرند. شکل (1-1) نشان‌دهنده‌ی کاربردهای وسیع آن‌ها می‌باشد که به هفت گروه: قالب انعطاف‌پذیر، فوم سخت، ورقه­های انعطاف‌پذیر، الاستومرهای جامد، قالب‌گیری تزریقی واکنشی (RIM)[3]، ماده پوششی و دوجزئی تقسیم می­شوند[8،1].شکل (1-1): کاربردهای مختلف پلی­یورتان در صنایع مختلف[8]1-2. شیمی پلی­یورتان­هاگروه ایزوسیانات می­تواند با موادی که دارای هیدروژن فعال هستند و هم‌چنین با خود واکنش دهد[11،1]. زمانی که ایزوسیانات­ها با موادی شامل حداقل دو هیدروژن فعال در هر مول واکنش می‌دهند، یک پلیمر به صورت فوم نرم یا سخت، الاستومرها، پوشش‌ها و چسب­ها تولید می­شود[9]. طرح (1-1) نشان‌دهنده‌ی تشکیل پیوند یورتانی می­باشد. بر اثر واکنش میان گروه ایزوسیاناتی با گروه هیدروکسیلی پیوند یورتانی به وجود می­آید.پیوند یورتانی    گروه هیدروکسیل     گروه ایزوسیاناتطرح (1-1): واکنش ایزوسیانات با گروه هیدروکسیل و تشکیل گروه یورتانی[8]پلی­یورتان می­تواند ساختار شیمیایی ترموپلاستیک یا ترموست و یا ساختار فیزیکی مانند فوم و الاستومر نرم را به خود بگیرد. ترکیب شیمیایی پلی‌یورتان بر اساس نوع ایزوسیانات و پلی­ال می­تواند متفاوت باشد[8].مهم‌ترین مزیت پلی‌یورتان، استحکام بالا در دمای پایین، خاصیت فوم شوندگی سریع و مقاومت در برابر ساییدگی، ازن، اکسیژن و مقاومت در حضور رطوبت می‌باشد[8].[1] Naphthalene-1,5-Diisocyanate[2] Methylene Diphenyl Diisocyanate [3] Reaction Injection Moldingتعداد صفحه :91قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید