تولید و بررسی ساختار و خواص رئولوژیکی الیاف نانو کامپوزیت پلی پروپیلن/ سیلیکا

حبیبی, سیما; سروری, فائزه; احمدی, شروین; طالبیان, اعظم

تولید و بررسی ساختار و خواص رئولوژیکی الیاف نانو کامپوزیت پلی پروپیلن/ سیلیکا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ عضو هیات علمی دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یادگار امام (شهر ری)

² دانشگاه ازاد اسلامی- واحد یادگار امام خمینی(ره) شهرری

³ پژوهشگاه پتروشیمی و پلیمر ایران

⁴ دانشگاه آزاد واحد یادگار امام خمینی- شهرری

چکیده

امروزه نانوکامپوزیتهای پلیمری به ویژه الیاف نانوکاپوزیتی ، با توجه به گستره کاربردی آنها مورد توجه بسیار واقع شده اند.یکی از پر مصرف ترین و پرکاربردترین پلیمرها که به عنوان ماتریس پلیمری درنانوکامپوزیتها که در صنایع مختلفی به ویژه صنعت نساجی به کار گرفته می شود پلی پروپیلن یکی از پرمصرفترین و کاربردی ترین نانوذرات مصرفی نانوسیلیکا می باشد که در این تحقیق با استفاده از این دو ماده الیاف نانوکامپوزیتی پلی پروپیلن/ نانوسیلیکا به روش ذوب ریسی تهیه شد . بدین منظور پس از اصلاح سطح نانو سیلیکا و افزودن پلی پروپیلن ماﻟﺋیک به عنوان سازگار کننده به ماتریس پلی پروپیلن، الیاف نانو کامپوزیتی با درصدهای مختلفی از نانو سیلیکا (5/0 ،1و 5/1%) ذوبریسی شده و سپس خواص الیاف تهیه شده ارزیابی گردید. بررسی خواص رئولوژیکی و ویسکوالاستیک نشان داد در اثر افزایش نانو ذرات تا سطح 5/0% تاثیر خاصی بر رفتار رﺋولوژیکی و فرآیند ذوب ریسی نداشته است. نتایج حاصل از آزمونTGA نشان داد دمای شروع تخریب با افزایش در صد نانو سیلیکا ،کاهش یافته است. تصاویر SEM EDX نشان داد که توزیع ذرات در نانو کامپوزیت های حاوی مقادیر کمتر نانوسیلیکا یکنواخت و تقریبا فاقد تجمع ذرات بوده است، اما با افزایش نانوسیلیکا به مقدار 5/1%، در نقاط مختلف تجمع ذرات وجود دارد.نوآوری این تحقیق پس از تهیه الیاف نانوکامپوزیتی پلی پروپیلن/نانوسیلیکا به روش ذوب ریسی، خواص رئولوژیکی آن به همراه خواص مورفولوژیکی بررسی شده که در تحقیق های مشابه انجام نشده است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.21517162.1401.11.2.3.7

موضوعات

پلیمرها و کامپوزیت های نساجی

عنوان مقاله [English]

Study on fabrication and the morphology and Rheology of nanosilica/polypropylene nanocomposite fibers

نویسندگان [English]

ُSiman Habibi ¹
Faezeh Sarvari ²
shervin Ahmadi ³
Azam Talebian ⁴

¹ Faculty member of the Faculty of Textile Engineering, Islamic Azad University, Yadegar Imam Branch (Rey city)

² Department of textile engineering

³ Iran Polymer and Petrochemical Institute

⁴ Department of textile engineering

چکیده [English]

Nanotechnology improves the mechanical properties of polymer and metal compounds in the form of nanocomposites. The presence of nanometer-sized secondary phases in polymer coatings can increase the physical and mechanical properties more than conventional reinforcements. The nanosilica particles are used as an efficient filler in polymer matrix. In this research, polypropylene/ nanosilica nanocomposite fibers were prepared to investigate their properties. For this purpose, after surface modification of nano-silica and adding polypropylene maleic as a compatibilizer to the polypropylene matrix of obtained nanocomposite fibers, they were meltspinined with different percentages of nanosilica. Investigation of rheological and viscoelastic properties showed that due to the increase of nanoparticles up to 0.5%, it had no significant effect on rheological behavior and melt spinning process. The results of TGA test showed that the onset temperature of degradation decreased with increasing percentage of nanosilica. SEM and EDAX images showed that the particle distribution in nanocomposites containing lower amounts of nanosilica was uniform and almost free of particle aggregation, but with an increase of nanosilica by 1.5%, there was particle aggregation at different points. The main objective of this research is study of Rheological properties of nanocomposite along side of morphological behaviours.

کلیدواژه‌ها [English]

: Nanocomposite
Polypropylene fiber
Nano silica
morphology
Rheological properties

مراجع

جمدی، الف.، خدامی،الف.، صدر ارحامی، ز، اصالح سطح الیاف پلیپروپیلن با استفاده از تابش پرتوهای ریزموج و فرابنفش، علوم و فناوری نساجی، 5 (4)،217-222، 1391.
صفایی، ب.، یوسفی، م.، خواص مکانیکی الیاف کامپوزیتی پلیپروپیلن و نانولوله کربنی چنددیواره، علوم و فناوری نساجی، 3 (4)،143-150، 1391.
Rasana, N. and Jayanarayanan, K.,. Polypropylene/short glass fiber/nanosilica hybrid composites: evaluation of morphology, mechanical, thermal, and transport properties. Polymer Bulletin, 75(6), 2587-2605, 2018.
Raji, Marya, et al. ,.Morphology control of poly (lactic) acid/polypropylene blend composite by using silanized cellulose fibers extracted from coir fibers. Cellulose 29 (12), 6759-6782,2022.
Kausar, A. ,. Polyamide/nanosilica nanocomposite: a chronicle of design and high-tech progressions. Materials Research Innovations, 26(1), 52-63,2022.
A.Awad ,S M.Khalaf, E,.Investigation of improvement of properties of polypropylene modified with nanosilica composite, Composite communications , 12,59-63,2020.
حیدری، م.، ولی پور، پ.، باقری، ح.، بررسی تاثیر استفاده از ذرات نانورس بر مورفولوژی الیاف نانوکامپوزتی بر پایه پلی پروپیلن/ پلی آمید 6 و خواص رنگپذیری آنها. فصلنامه علوم و فناوری نساجی و پوشاک, 2(1), 21-26، 1390.
Awad, S.A. and Khalaf, E.M., Investigation of improvement of properties of polypropylene modified by nano silica composites. Composites Communications, 12, pp.59-63, 2019.
حبیبی، س.، و نیلفروش زاده، ح.، و قربانی شبستری، س.، بررسی تاثیر الیاف پلی پروپیلن بر روی استحکام و مقاومت حرارتی بتن. فناوری نساجی (علوم و تکنولوژی نساجی), 2(4), 53-61، 1388.
Moncrieff.R.W,"Man Made Fibers"., Butterworth's Co., England, 1982.
حبیبی،س.،. هاشمی،ح.،نانوفناوری در نساجی. چاپ اول. انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیر کبیر. تهران، 1392.
اجایان.ش.براون..علوم و فناوری نانو کامپوزیت.چاپ اول.انتشارات دانشگاه تهران،1389.
Zhang, Y., Deng, B., Liu, Q. and Chang, G., Nonisothermal crystallization kinetics of poly (lactic acid)/nanosilica composites. Journal of Macromolecular Science, Part B, 52(2), 334-343, 2013.
باقری، م.، و آشنای قاسمی، ف.، و قاسمی، ا.، تحلیل خواص کششی نانو کامپوزیت هیبریدی پایه رزین اپوکسی/ الیاف شیشه/ نانو ذرات سیلیکا. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 49(4 (پیاپی 89) ), 19-25، 1398.
رحیمی شعرباف، ح.، و رحیمی، غ.، و لیاقت، غ.، بررسی تجربی رفتار لوله های کامپوزیتی لاینردار رشته پیچی شده با الیاف شیشه و ذرات نانو سیلیکا تحت بار ضربه محلی. علوم و فناوری کامپوزیت, 3(4)، 1395،311-319.
Zhi Zhou.T, Hong Ruan.W, Lin Wang.Y, Liang MaiMin.Y., Performance Improvement of Nano-silica/Polypropylene Composites through in-situ Graft Modification of Nanoparticles during Melt Compounding.Polymers, 058, 1618-7229, 2007.
Palza.H , Vergara.R, Zapata.P., Composites of polypropylene melt blended with synthesized silica nanoparticles.Composites Science and Technology,71, 535-540, 2011.
Dorigato. A., Pegoretti, A., Reprocessing effects on polypropylene/silica nanocomposite, Journal of Applied Polymer Science, 131(10), 2014, DOI: 10.1002/APP.40242.