بررسی خواص فیزیکی، حرارتی و ریخت‌شناسی نانوکامپوزیت‌های آرد نی/نانو رس/پلی‌پروپیلن اکسید شده

سابقه و هدف: فرآورده‌های چندسازه چوب پلاسنتیک که به اختصار (WPC) نامیده می‌شوند گروه جدیدی از مواد مرکب هستند که در طی سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری از محققین و بخش عمده‌ایی از صنعت قرار گرفته‌اند. جهت بهبود برخی از خواص کامپوزیت‌های چوب پلاستیک، از نانو ذرات مختلفی استفاده می‌شود که یکی از آن‌ها نانو رس می‌باشد که به دلیل سطح ویژه بالا و منشآ معدنی باعث بهبود خواص کامپوزیت‌های حاصل خواهد شد. از این‌رو این تحقیق با هدف بررسی تاثیر نانو رس و سازگارکننده پلی‌پروپیلن اکسید شده (OPP) بر خواص نانوکامپوزیت‌های آرد نی/پلی‌پروپیلن ضایعاتی انجام شد. مواد و روش‌ها: برای این منظور ابتدا پلی‌پروپیلن در فاز مذاب و در حضور اکسیژن هوا و الکل، اکسید شد. سپس آرد نی و پلی‌پروپیلن با نسبت 50 درصد در داخل دستگاه مخلوط‌کن داخلی مخلوط شدند. نانو رس در 3 سطح صفر، 2 و 4 درصد و سازگارکننده در 2 سطح صفر و 3 درصد استفاده شدند. تخته‌های آزمونی با استفاده از پرس گرم ساخته شدند. خواص فیزیکی شامل جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت، ضریب انتشار رطوبت و نرخ واکشیدگی ضخامت، خواص حرارتی شامل آنالیز حرارتی (TGA) و خواص ریخت‌شناسی شامل پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ‌های الکترونی پویشی گسیل میدانی و انتقالی بر روی نمونه‌ها انجام گردید. جهت اطمینان از اکسیداسیون پلی‌پروپیلن نیز از طیف‌سنجی مادون قرمز استفاده گردید. یافته‌ها: نتایج نشان داد با افزایش نانو رس و سازگارکننده جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت، ضریب انتشار رطوبت و نرخ واکشیدگی ضخامت کاهش یافت. با افزایش نانو رس و سازگارکننده، خواص حرارتی نانوکامپوزیت‌ها بهبود یافت. نتایج میکروسکوپ اکترونی پویشی گسیل میدانی نشان داد که در اثر افزودن سازگارکننده، فصل مشترک بین دو فاز الیاف لیگنوسلولزی و ماتریس پلیمری بهبود یافت. نتایج پراش اشعه ایکس نشان داد که با افزایش نانو رس تا 2 درصد فاصله بین لایه‌های سیلیکاتی رس افزایش یافت اما در اثر افزودن 4 درصد نانو رس فاصله بین لایه‌های سیلیکاتی به مقدار ناچیزی کاهش یافت و نوع ساختار تشکیل شده در نانوکامپوزیت از نوع بین‌لایه‌ایی است، میکروسکوپ الکترونی انتقالی نیز این موضوع را تایید نمود. نتایج طیف‌سنجی مادون قرمز حاکی از اکسیداسیون پلی‌پروپیلن در مجاورت اکسیژن بود. نتیجه‌گیری: به عنوان یک نتیجه کلی می‌توان گفت که استفاده از نانو رس و سازگارکننده پلی‌پروپیلن اکسید شده باعث بهبود خصوصیات نانوکامپوزیت‌های آرد نی/پلی‌پروپیلن خواهد شد. بنابراین استفاده از 2 درصد نانو رس (برای مقرون به صرفه بودن) به همراه 3 درصد سازگارکننده OPP برای ساخت کامپوزیت‌هایی با ویژگی‌های مطلوب پیشنهاد می‌شود.