تاثیر پدیده‌ی تورم بر ساختار پرکننده در نانوکامپوزیت لاستیک نیتریل-سیلیکا ویژه‌ی لاستیک مقاوم به حلال

نویسندگان

1 پلیمر، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 پژوهشکده مهندسی کامپوزیت-مجتمع دانشگاهی مواد و فناریهای ساخت-دانشگاه صنعتی مالک اشتر-تهران-ایران مدیر و هیئت علمی پژوهشکده مهندسی

4 استاد، م پلیمر هندسی شیمی، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران

چکیده
حضور پرکننده در بستر مواد پلیمری از طریق پدیده‌های هیدرودینامیک، برهم‌کنش‌های بین پرکننده-پلیمر و پرکننده-پرکننده، باعث تغییر خواص مکانیکی، دینامیکی-مکانیکی، رئولوژیکی و حتی رفتار تورمی مواد مرکب لاستیکی می‌شود. تورم در مواد مرکب لاستیکی علاوه بر تاثیر مستقیم بر زنجیرهای پلیمر، ساختارهای دیگری مانند شبکه‌ی پرکننده را نیز تحت تاثیر قرار داده بطوری که خواص مکانیکی بطور ناگهانی کاهش یابد. در این تحقیق، مواد مرکب لاستیک نیتریل-سیلیکا در غلظت‌های مختلفی از نانوسیلیکای اصلاح‌شده تهیه شد و با آزمون‌های رئولوژی، مکانیکی، دینامیکی-مکانیکی ساختار مواد مرکب ارزیابی و بررسی شد. همچنین مشخص شد که شبکه‌ی پرکننده نمونه‌ای که حاوی مقدار بیش از آستانه اشباع phr13 پرکننده باشد سهم بسزایی در خواص مکانیکی دارد. جهت بررسی اثر تورم بر ساختار سری مواد مرکب‌ تهیه شده، حلال‌هایی با درجه‌های مختلفی از حلالیت بکار گرفته شد. خواص مکانیکی مواد مرکب لاستیکی که در هر یک از حلال‌ها به تورم تعادلی رسیده‌اند، اندازه‌گیری شد. افت خواص مکانیکی نمونه‌های حاوی 4/14، 20 و phr6/25 سیلیکا از حالت خشک نسبت به متورم شده در حلال محتوی 15 درصد تولوئن، بسیار چشمگیر است. تغییرات شدید خواص مکانیکی که در کم‌ترین تورم به حذف سریع شبکه‌ی پرکننده نسبت داده می‌شود. بنابراین کنترل تورم در قطعات لاستیکی مجاور حلال نقش اساسی در عملکرد این قطعات بازی می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Influence of swelling phenomenon on filler structure in nitrile-silica nanocomposite as resistant rubber compound to solvent

نویسندگان English

Mohammad Khabiri 1
Seyed Hassan Jafari 2
Mohammad Reza Pourhossaini 3
Hossein Ali Khonakdar 4
1 School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran,, Tehran, Iran
2 School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Composite Research Center, Material Science and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, IRAN
4 Iran Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran
چکیده English

Presence of filler in the polymeric materials changes the mechanical, dynamic-mechanical, rheological properties and even the swelling behavior of rubber composite due to mechanisms such as hydrodynamics, polymer-filler and filler-filler interactions. Swelling in rubber composites directly affects the polymer chains, also can affect indirectly other structures in composites such as the filler network and reduce mechanical properties suddenly. In this study, the nitrile rubber-nanosilica composite containing different concentrations of modified nanosilica was prepared and the composite structure was studied through rheological, mechanical, dynamic-mechanical tests. Also it was found that the filler network containing over percolation threshold 13phr of filler concentration has a significant contribution to the mechanical properties of composites. To determine the swelling effect on the prepared composite structure, with different degrees of solubility were used. The mechanical properties of the samples were measured in equilibrium swelling state for each of the solvents The decrement of the mechanical properties between the dry samples and swelled ones containing 14.4, 20 and phr 6.25 silica in solvent with 15% toluene is significant. These intensive changes in mechanical properties that happen at the low degree of swelling are attributed to the removal of the filler network. Therefore, controlling the swelling of rubber parts in adjacent to the solvent, plays the fundamental role in their performance.

کلیدواژه‌ها English

NBR
nanosilica composite
swelling
Filler network structure
Polymer-filler interaction