منابع پایان نامه درباره رس،، مونت، كاتيون

داده است که سطوح مختلفی از سازمان یافتگی در مواد خاک رس وجود دارد. اگر چندین لایه به صورت موازی، با ضخامت در حدود nm10 در کنار یکدیگر قرار گیرند ذرات اولیه خاک رس را تشکیل می دهند. حال اگر همین ذرات اولیه خاک رس در عرض نیز به هم متصل شوند میکرو خوشه ها 20را به وجود می آورند. با اتصال تصادفی ذرات اولیه و میکرو خوشه ها، خوشههایاتودهها حاصل می گردند. در نهایت از کنار هم قرار گرفتن خوشه ها، تجمع در ساختار اتفاق می افتد. ریز ساختار های خاک رس در شکل 2-2 نشان داده شده است.
شکل ‏22 ریز ساختار مونت موریلونیت (دایره ها در ذره اولیه نمایانگر کاتیون های بین لایه ای هستند)[17].
از مزایای MMT می توان به موارد زیر اشاره کرد :
در دسترس بودن
فعالیت سطحی بالا
مساحت سطحی بسیار بالا
نسبت منظر بالا( در حدود 1000)
سازگاری بیشتر با پلیمر ها
هدف از اصلاح سطحی نانو خاک رس و روش های آن
بار موجود در هرلايه واحد، موجب قابلیت تعويض كاتيون درلايه هاي سيليكاتی می گردد كه به آن ظرفيت تبادل کاتیونی21می گویند وعموما با واحد ميلي اكي والان بر100گرم بیان می شود. ظرفیت تبادل کاتیونی در حقیقت معیاریست کمی، از تعداد بار های سطحی صفحات خاک رس که به صورت طبیعی توسط یون های دارای بار مثبت همچون کاتیون های Al3+,Ca2+,Mg2+,Mn2+,Zn2+,Cu2+,Fe2+,Na+,K+، بااستفاده از نیروهای الکتروستاتیک جذب می شوند و به راحتی قابل تعویض با کاتیون های دیگر هستند[18].
در صنعت نانوکامپوزیت، ظرفیت تبادل یونی خاک رس ها در حالت ایده آل باید بین 20 تا 200 میلی اکی والان بر 100 گرم خاک رس باشد. اگر CEC خاک رس کمتر از این مقدار باشد جذب عامل متورم کننده کاهش می یابد. اگر مقدار CEC بیشتر از دامنه ذکر شده باشد پیوند ها ی محکم مانع از نفوذ عامل باز کننده صفحات می شوند. در بين كاني هاي خاك رس، مونت موريلونيت از ظرفيت تبادل كاتيوني بالايي برخوردار مي باشد،که ظرفیت تبادل یونی آن بین 80 تا 120 میلی اکی والان بر 100 گرم خاک رس گزارش شده است. يعني تعداد كاتيون هاي فلزي قابل تعويض در این ماده بيشتر از ساير گونه ها است. بنابراین جهت اصلاح سطح نانو ذرات خاک رس، داشتن اطلاعات کافی در مورد ظرفیت تبادل کاتیونی خاک رس بسیار مهم و ضروری است[19].
لایه های سیلیکاتی با توجه به ساختار قطبی و ذات آب دوستی که دارند میتوانند با پلیمرهای مشابه خود، نظیر پلی اتیلن اکساید وپلی وینیل الکل اختلاط یابند. اما اختلاط این لایهها با پلیمر های غیر قطبی و آب گریز امکان پذیر نیست. برای ایجاد این سازگاری باید ماده معدنی با روش های اصلاح به یک ماده آلی دوست تبدیل شود تا این دو ماده امتزاج پذیر باشند. دوروش کلی برای اصلاح خاک رس ها وجود دارد:
روش تبادل یونی :
در این روش کاتیون های آلی نظیر یون های نوع چهارم آلکیل آمونیومی یا آلکیل فوسفونیومی با کاتیون های فلزی یک ظرفیتی بین لایه ای همانندکاتیون های هیدراته سدیمی و پتاسیمی مبادله می شوند.
روش یون دوقطبی :
دراین روش مولکولهای آلی که دارای یون دوقطبی هستند با کاتیون های بین لایه ای پیوند برقرار می کنند.
برای تعویض کاتیونها در بین صفحات خاک رس، لا یه های سیلیکات باید درون آب متورم شده باشند که به این عمل آب پوشی یا هیدراسیون گویند. به علت وجود پيوند ضعيف بين لايه‌هاي سيليكاتي و تماس آب با خاك رس، آب به راحتي در لایه ها نفوذ می کند. مقداري از اين آب توسط سطح جذب مي‌شود و مقداري نيز توسط كاتيون ها، با هیدراته شدن آب يعني تبديل به OH- و H+ شدن، جذب مي‌گردند. خاصيت مهم مونت موريلونيت، اين است كه فواصل بين لايه‌ها مي‌تواند توسط مايعي قطبي مثل آب زياد شود[20] .
یون های آلکیل آمونیوم به عنوان اصلاح کننده22 با فرمول کلی-NH3 )n -(CH2 CH3 (1Pure MMTSAP-MMTAP-MMTSAA-MMTAA-MMT
پایداری حرارتی نمونه ای که تنها با اصلاح کننده سیلانی آلی شده(S-MMT) بیشتر از نمونه های دیگر گزارش شده است.
نمونه های اصلاح شده با نمک آلکیل فوسفونیوم( (AP-MMT,SAP-MMTپایداری حرارتی بیشتری نسبت به نمونه های اصلاح شده با نمک آلکیل آمونیوم (AA-MMT, SAA-MMT)از خود نشان دادند.
همانطورکه قبلا هم اشاره شد ویژگی یک نانو کامپوزیت پلیمر / خاک رسبا انواع ساختارهایش شامل لخته ای، میان لایه ای و ورقه ورقه شده مشخص می گردد. در بعضی از نانو کامپوزیت ها ، ساختارهای میان لایه ای و ورقه ورقه شده در کنار هم وجود دارند و پیک منحنی اینگونه ساختارها در آنالیز پراش اشعه ایکس شدت متوسط را نسبت به ساختارهایی دارد که تنها میان لایه ای هستند و اگر تنها ساختار ورقه ورقه شده باشد پیکی مشاهده نمی شود. نیکولادیس وهمکاران نتایج آزمون پراش اشعه ایکس برای پلی متیل متاکریلات خالص و تهیه شده با خاک هاي رس اصلاح شده راگزارش کردند.
برای پلی متیل متاکریلات خالص ونانو کامپوزیت هاي PMMA-AAMMTوPMMA-SAAMMT منحنی فاقد هرگونه پیک قابل توجهی است. ساختار نهایی نانوکامپوزیت ها اساسا به ساختار ورقه ورقه شده نزدیکتر گزارش شده است. در نانوکامپوزیت های PMMA-APMMT وPMMA-SAPMMT پیک ضعیفی در 9/4 =θ2 معادل nm 81/1 مشاهده کردند که نشانگر وجود دو ساختار میان لایه ای و ورقه ورقه شده است.
تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز تائیدی بر مشاهدات آنالیز پراش اشعه ایکس می باشد. در تصاویر گرفته شده از نانوکامپوزیت PMMA-AAMMT با درصد های 1و3و5 درصد وزنی از AAMMT مشاهده کردند که هر چه درصد وزنی AAMMT درماتریس پلیمری بیشتر می شود توزیع مناسب لایه ها و جداسازی آنها از یکدیگر کمتر شده و ساختار ورقه ورقه ای جای خود را به ساختار میان لایه ای می دهد.
هم چنین نتایج آزمون گرماوزن سنجی برای پلی متیل متاکریلات خالص و چهار نانو کامپوزیت تهیه شده را نیز مورد بررسی قرار دادند. پایداری حرارتی نانوکامپوزیت PMMA/MMT نسبت به پلی متیل متاکریلات خالص بهبود یافته است و نشان می دهد که منحنی تخریب به دماهای بالاتری منتقل شده است. منشا این افزایش را توانایی لایه های نانومتری سیلیکا که مانع فرار گازهای تولیدشده ازتخریب گرمایی میشوند، عنوان کردند.
نانو كامپوزيتهای پليمري به تنهايي طيف وسيعي از دنياي نانو تكنولوژي را تشكيل مي دهند. بهبود خواصنانوكامپوزيتهاي پليمري همواره مورد توجه بوده است. ازآنجاييكه دليل اصلي افزودن ذرات معدني به پليمرها بهبودخواص مكانيكي آنها است، بررسي خواص مكانيكي نانوكامپوزيتهاي پليمري اهميت ويژهاي دارد. با توجه به مطالعات کمی که بر روی اصلاح خاک های رس تجاری و تهیه نانو کامپوزیت های پلیمری به خصوص نانو کامپوزیت های پلی متیل متاکریلات/خاک رس به روش های مختلف از جمله روش پلیمریزاسیون درجا انجام شده، دراین تحقیق اهداف زیر مورد توجه قرار گرفته اند که عبارتند از :
دستیابی به دانش اصلاح مجدد نانو ذرات خاک رس آلی شده
دستیابی به دانش تهیه نانو کامپوزیت پلی متیل متاکریلات / خاک رس به روش درجا
تهیه نانو کامپوزیت پلی متیل متاکریلات / خاک رس با خواص بهبود یافته
بررسی ارتباط بین خواص و ساختار نانوکامپوزیت پلی متیل متاکریلات / خاک رس تهیه شده به روش پلیمریزاسیون تعلیقی درجا
اولین مرحله از این تحقیق، به بررسی اصلاح مجدد خاک رس آلی شده اختصاص دارد در واقع سؤال اصلي مطرح در اين تحقيق اين است كه آيا اصلاح سطح و لبه نانوذرات خاك رس به روش پيوند زدن يك اصلاح كننده سيلاني- آكريلاتي مناسب، ميتواند بر بهبود خواص فيزيكي، مكانيكي وشيميايي نانوكامپوزيتهاي پليمري تأثير داشته باشد يا خير؟. در این بخش، تاثیر انواع روش های اصلاح و انواع اصلاح کننده های مصرفی بر فاصله بین صفحات خاک رس و پایداری حرارتی آنها مورد مطالعه قرار میگیرد. در مرحله دوم از پروژه، تهیه نانو کامپوزیتهای پلی متیل متاکریلات / خاک رس دوباراصلاح شده به روش پلیمریزاسیون تعلیقی درجا، دردرصد های مختلف از خاک رس، دردستورکار قرار دارد.
پس از شناسایی نوع ساختار شکل گرفته نانو کامپوزیت و چگونگی توزیع صفحات خاک رس درون ماتریس پلیمری، خواص حرارتی و دینامیکی- مکانیکی نانوکامپوزیتها در مقایسه با پلی متیل متاکریلات خالصموردبررسیوآزمونقرارمیگیرند.
فصل سوم
تجربی
دراین فصل ابتدا مواد شیمیایی به کاررفته درآزمایش ها معرفی می شوند و سپس روش اصلاح خاک رس وچگونگی تهیه نانو کامپوزیتهای پلیمر/خاک رس به روش پلیمریزاسیون سوسپانسیونی درجا تشریح می گردد. همچنین تشریح روند آزمون های مختلف دستگاهی و غیر دستگاهی در انتها گنجانده شده است.
مواد مصرفی
مشخصات مواد شیمیایی مورد استفاده از مراحل اصلاح خاک رس مصرفی و تهیه نانو کامپوزیت پلی متیل متاکریلات / خاک رس تا آماده سازی نمونه ها برای آزمون های مختلف در جدول3-1 آورده شده است.
جدول ‏31 مشخصات مواد شیمیایی استفاده شده
مواد
جرم مولکولی
)g/mol((
نقطه ذوب )℃(
نقطه جوش )℃(
دانسیته )g/cm3(
وضعیت حلالیت درآب
در نقش
از شرکت
متیل متاکریلات
)MMA)
12/100
48-
101
94/0
8/1g/100ml
مونومر
ArkemaCo.
France
ماده
جرم مولکولی
)g/mol(
نقطه ذوب )℃(
نقطه جوش )℃(
دانسیته )g/cm3(
وضعیت حلالیت درآب
در نقش
از شرکت
بنزوئیل پراکساید
)BPO(
23/242
105-103

334/1
ضعیف
شروع کننده
MERCK Co.
Germany
آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل
(AIBN)
21/164
105-103

10/1

شروع کننده
DAEJUNGCo.
Korea
پلی وینیل الکل
(PVA)

200

31/1-19/1
کاملا حل شونده
پایدارکننده
Kuraray Co.
Japan
سدیم نیتریت
(Na-Nitrite)
99/68
271

168/2
8/84 g/100ml
بازدارنده
DAE JUNG Co.
Korea
کانیپیا تی
(KT)



490/0
نامحلول
خاک رس آلی شده
Kuni mine Co.
Japan
کانیپیا دی
(KD)



471/0
نامحلول
خاک رس آلی شده
Kuni mine Co.
Japan
3-متاکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان
(MPS)55
5/248
50-
7/258
04/1

اصلاح کننده سیلانی
Evonik Co.
Germany
3-آمینوپروپیل متیل دی اتوکسی سیلان (1505)56
34/191


916/0

اصلاح کننده سیلانی
Evonik Co.
Germany
N-(n-بوتیل)-3-آمینوپروپیل تری متوکسی سیلان (1189)57
4/235
38-
238
95/0

اصلاح کننده سیلانی
Evonik Co.
Germany
تولوئن
(TOL)
14/92
95-
6/110
86/0
52/0 g/L
حلال
گریدصنعتی تقطیر شده
دراین تحقیق از کانیپیا تی58(KT) و کانیپیا دی59(KD) به عنوان خاکهای رس آلی یکبار اصلاح شده استفاده شده است که به ترتیب حاوی نمک های آمونیومی نوع چهارم شامل تری متیل اکتا دسیل آمونیوم برماید(TMO) و دی متیل دی اکتا دسیل آمونیوم برماید(DMO) هستند. همانطور که در شکل 3-1 مشاهده می شود تفاوت دو اصلاح کننده آمونیومی درتعداد زنجیره آلکیلی آنهاست به طوریکه اصلاح کننده خاک رس KD دارای یک زنجیره آلکیلی بیشتر نسبت به اصلاح کننده خاک رس KT است.
شکل ‏31 ساختار یون های آمونیومی اصلاح کننده خاک رس معدنی
برای اصلاح لبه صفحات خاک رس از سه نوع اصلاح کننده سیلانی شامل Dynasylan MEMO، 1189 Dynasylan وDynasylan1505 استفاده شده است. درمتن، برای اصلاح کننده های سیلانی فوق الذکر به ترتیب از نام های اختصاری MPS ، 1189و 1505 استفاده شده است. همانطور که در شکل 3-2 مشاهده می شود اصلاح کننده سیلانی-آکریلاتی از نوع MPS در مقایسه با دو نوع دیگر، دارای گروه های وینیلی در انتهای زنجیره خود است که وجود باند دوگانه در ساختارش آن را به یک اصلاح کننده سیلانی فعال تبدیل کرده است که قابلیت شرکت در واکنش های پلیمریزاسیون را داراست.
شکل

تکه های دیگری از این پایان نامه را می توانید

در شماره بندی فوق بخوانید

متن کامل پایان نامه ها در سایت homatez.com موجود است

You may also like...

Add a Comment