تهیه ترموپلاستیک الاستومرهای بر پایه پلی یورتان پایه آبی حاوی ذرات نانولوله ی کربنی و بررسی خواص آن

در این پژوهش نانوکامپوزیت گرمانرم بر پایه¬ی پلی¬یورتان پایه آبی و نانولوله کربنی طی فرآیند پلیمریزاسیون درجا سنتز شده و اثر مقدار نانولوله کربنی بر مورفولوژی، خواص حرارتی، خواص مکانیکی و خواص الکتریکی مورد بررسی قرار گرفت. نانوکامپوزیت¬ها با درصدهای 1/0، 2/0، 5/0 و 1 درصد وزنی از نانولوله کربنی تهیه شدند. نانولوله استفاده شده از نوع چند دیواره بوده و به جهت بهبود پراکندگی در ماتریس پلیمری، ابتدا اصلاح شیمیایی روی سطح آنها انجام گرفت. اصلاح سطح در سه مرحله صورت پذیرفت که عبارتند از نشاندن گروه کربوکسیل، نشاندن گروه کلر و نشاندن گروه آمیدی با استفاده از آنیلین. با استفاده از آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراکندگی خوب نانوذرات در ماتریس پلیمری به دلیل اصلاح شیمیایی سطح و ایجاد برهمکنش مناسب با ماتریس پلیمری قابل مشاهده است و تنها در نمونه حاوی 1 درصد وزنی نانولوله تجمع نانوذرات و ایجاد کلوخه دیده شد. در آزمون گرما¬وزن سنجی، افزایش پایداری حرارتی نانوکامپوزیت¬ها به دلیل وجود برهمکنش بین نانولوله و ماتریس پلیمری مشاهده شد. همچنین اندازه¬گیری خواص مکانیکی بهبود مدول و استحکام کششی نمونه¬ها را با افزایش درصد نانولوله نشان می¬دهد که دلیل آن اثر تقویت کنندگی نانولوله¬ها و برهمکنش خوب آنها با ماتریس پلیمری است اما کاهش خواص مکانیکی با افزودن نانولوله نسبت به نمونه¬ی پلی¬یورتان خالص را می¬توان به افت جرم مولکولی پلیمر سنتز شده در حضور نانولوله نسبت داد. نتایج آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی نیز افزایش دمای انتقال شیشه¬ای نمونه¬های نانوکامپوزیتی را با افزایش درصد نانولوله نشان داد اما پیک کریستالیزاسیون یا ذوب در نمودار dsc مشاهده نشده است. از اینرو برای بررسی رفتار کریستالیزاسیون بخش نرم پلی¬یورتان با افزودن نانولوله، آزمون تفرق پرتو ایکس صورت گرفت که نتایج آن افزایش درصد کریستالیزاسیون را با افزودن درصد نانولوله به عنوان عامل هسته¬زا نشان داد. به منظور بررسی رفتار ویسکوالاستیک نمونه¬ها آزمون دینامیکی- مکانیکی انجام گرفت که افزایش مدول ذخیره را می¬توان به دلیل اثر تقویت کنندگی نانوذرات دانست. همچنین پیک موجود در نمودار مدول اتلاف برای نمونه¬های نانوکامپوزیتی به دلیل پخش خوب نانوذرات کاهش یافته است. نمودار tan ? نیز جابه¬جایی دمای انتقال شیشه¬ای بخش نرم به دماهای بالاتر را تأیید می¬کند. اندازه¬گیری میزان رطوبت پذیری نمونه¬های نانوکامپوزیتی نیز صورت گرفت و نتایج آن نشان داد که با افزایش درصد نانولوله، زبری سطح و در نتیجه زاویه تماس افزایش یافته است. همچنین به دلیل سختی نانوذرات، سختی نمونه¬های نانوکامپوزیتی نیز افزایش یافته است. اندازه¬گیری مقاومت الکتریکی نمونه¬ها نیز افزایش هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت¬ها را با افزایش درصد نانولوله منتج شد.