تهیه نانوکامپوزیت پلی وینیل کلرید ـ پلی آنیلین ـ کربن نانوتیوب تک جداره با ویژگی های مکانیکی بهبود یافته با بکارگیری روش رویه پاسخ

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

چکیده

در این پژوهش، به منظور بهبود ویژگی­ های مکانیکی پلی آنیلین تهیه نانوکامپوزیت آن با پلی وینیل کلرید و نانولوله کربنی به عنوان عامل تقویت کننده مدنظر قرار گرفت. نانوکامپوزیت پلی وینیل کلرید – پلی آنیلین - نانولوله کربنی از روش اختلاط نانولوله کربنی با محلول پلی وینیل کلرید دارای پلی آنیلین دیسپرس شده سنتز گردید. روش قالب­ ریزی محلولی برای تهیه فیلم­ های نانوکامپوزیت مورد استفاده قرار گرفت. اثر 3 فاکتور شامل درصد وزنی نانو لوله کربنی، دمای خشک شدن فیلم، مدت زمان سونیکاسیون محلول نانو کامپوزیت در سطوح گوناگون با استفاده از طراحی باکس بنکن (روش رویه پاسخ) مورد بررسی قرار گرفت. مطابق این روش تعداد 15 آزمایش انجام گرفت. مقدارهای ثبت شده برای استحکام کششی فیلم های نانوکامپوزیتی به عنوان پاسخ برای تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از آنالیز واریانس مورد استفاده قرار گرفت. خطی بودن منحنی توزیع نرمال برای باقیمانده­ ها صحیح بودن مدل ارائه شده را اثبات نمود. بررسی نمودارهای دو بعدی و سه بعدی طرح رویه پاسخ نشان داد که با افزایش درصد وزنی نانولوله­ ی کربنی تا 66/0 % استحکام کششی افزایش می­یابد. در حالی­ که افزایش بیش از آن باعث کاهش استحکام کششی می­ شود. همچنین با کاهش دمای خشک شدن فیلم، استحکام کششی افزایش در حالی ­که افزایش مدت زمان سونیکاسیون باعث افزایش استحکام کششی می­ شود. همچنین، برخی ویژگی ­های فیزیکوشیمیایی فیلم­ های نانوکامپوزیت تهیه شده با استفاده از تکنیک ­های طیف سنجی FT-IR، SEM، TGA مورد بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Fischer H., Polymer Nanocomposites: From Fundamental Research to Specific Applications, Materials Science and Engineering: C, 23: 763-777 (2003).
[2] Yong KS., Sung WK., Recent Advances in Polymeric Drug Delivery Systems., Biomaterials Research, 24: 1-12 (2020).
[3] Hosseini Zavvar Mahalleh SR., Gasemi Mir Sh., Puorsadegh Limuee Sh., Preparation of Cobalt Oxide Nanofibers by Electrospinning and Their Application for Electro-Catalysis of Ethylene Glycol Oxidation, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 38: 11-21 (1398).
[4] www.wikipedia.com/en/nanocomposites.
[5] Bhagwan F., Jogi MK., Brahmankar PK., Ratna, D., Some Studies on Mechanical Properties of Epoxy/CTBN/Clay Based Polymer Nanocomposites (PNC), Procedia Mater. Sci. 5: 787-797 (2014).
[6] Helal AI., Vshivkov SA., Zaki MF., Elkalashy SI.,  Soliman TS., Effect of Carbon Nano Tube in the Structural and Physical Properties of Polyvinyl Chloride Films, Phys. Scr. 96: 085804 (2021). 
[7] Hirlekar R., Yamagar M., Garse H., Vij M., Kadam V., Carbon Nanotubes and its Applications: a Review, Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research. 2(4): 17–27 (2009).
[8] AlNaim AF., AlFannakh H., Arafat S., Ibrahim SS., Characterization of PVC/MWCNTs Nanocomposite: Solvent Blend, Sci Eng Compos Mater, 27: 55–64 (2020).
[9] Zhang ZN., Zhang J., Chen P., Zhang Q., JS., “Enhanced Interactions Between Multi-Walled Carbon Nanotubes and Polystyrene Induced by Melt Mixing”, Carbon, 44: 692–698 (2006).
[10] Kazukauskas V., Kalendra V., Bumby CW., Ludbrook BM., Kaiser AB., Electrical Conductivity of Carbon Nanotubes and Polystyrene Composites, Phys Stat Sol C, 5: 3172-3174 (2008).
[11] Wang Z., Lu M., LiH L., Guo XY., SWNTs–Polystyrene Composites Preparations and Electrical Properties Research, Mater Chem Phys, 100: 77-81 (2006).
[12] Broza G., Piszczek K., Schulte K., Sterzynski T., Nanocomposites of Poly(vinyl chloride) with Carbon Nanotubes (CNT), Composites Sci. and Technol, 67: 890-894 (2007).
[13] Mahmoud AM., Abd El-Rahman MK., Elghobashy M.R., Mamdouh RR., Carbon Nanotubes Versus Polyaniline Nanoparticles; Which Transducer Offers More Opportunities for Designing a Stable Solid Contact Ion-Selective Electrode, J. ELECTROANAL. CHEM. 755: 122-126 (2015).
[14] Vasanthkumar MS., Bhatiab R., Vedprakash A., Sameera I., Prasad V., and Jayanna H.S., Characterization, Charge Transport and Magnetic Properties of Multi-Walled Carbon Nanotube–Polyvinyl Chloride Nanocomposites., Physica E: LECT. NOTES. PHYS. and nanostructure. 56: 10-16(2014).
[15] Sudarisman DIJ., The Effect of Processing Parameters on the Flexural Properties of Unidirectional Carbon Fibre-Reinforced Polymer (CFRP) Omposites, Materials Science and Engineering., 498A: 65-58: (2008).
[16] Wan Y., Xiong C., Yu J., Wen D., Effect of Processing Parameters on Eectrical  Resistivity and Thermo-Sensitive Properties of Carbon-Black/Styrene–Butadiene–Rubber Composite Membranes., Composites Science and Technology., 65: 1769-1779 (2005).
[17] Cotu F., Panzera TH., Schiaron MA., Christoforo AL., Borges R., Bowen C., Scarpa F., Full Factorial Design Analysis of Carbon Nanotube Polymer-Cement Composites.,  Materials Research., 15: 573-580,  (2012).
[18]  Khatibi A., Ebrahimi kahrizsangi R., Ghashang M., The Effect of Temperature and pH on the Nano TiO2/Carbon Composite Microspheres Morphology Synthesized by Solvothermal Method, Journal of Advanced Processes in Materials Engineering, 9: 193-203(1394).
[19] Olalekan ST., Alkathib MF., Yusof F., Shah QH., Muyibi S.A., Improving the Polypropylene-Clay Composite Using Carbon Nanotubes as Secondary Filler., Journal of Materials Science and Engineering., 5: 139-144 (2011).
[20] Myers RH., Montogomery DC., Response Surface Methodology: Process and Product in Optimization Using Designed Experiments., New York: John Wiley & sons., 6 (1995).
[21]Abbas Farmand R., Farbodi M., Physicochemical and Antibacterial Properties of Synthesized Polyaniline-Chitosan-Nanosilver Hybrid Nanocomposite, Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 29: 323-333 (2016).
[22] Ashraf MA., Peng W., Zare Y.,Top Ree k., Effects of Size and Aggregation/Agglomeration of Nanoparticles on the Interfacial/Interphase Properties and Tensile Strength of Polymer Nanocomposites, Nanoscale Res Lett, 13: 214 (2018).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار