اثر نوع نانوسيليس بر خواص نانوكامپوزيت پلي‌اتيلن ترفتالات ـ سيليس

Effect of Nanosilica Type on Properties of Polyethylene Terephthalane/Silica Nanocomposite

يكي از مهم ترين رويكردها براي تهيه نانوكامپوزيت هاي پليمري استفاده از نانوپركننده هاي معدني در تركيب با پليمر به روش مذاب است كه براي ايجاد خواص جديد در نانوكامپوزيت تهيه شده در مقايسه با پليمر خالص است. بدين منظور، از دو نوع پركننده استفاده شد. هدف از اين پژوهش، مطالعه برخي از خواص نانوكامپوزيت پلي اتيلن ترفتالات به عنوان يكي از مهم ترين پليمرهاي مصنوعي مورد استفاده در صنعت نساجي است. نانوكامپوزيت هاي بر پايه پلي اتيلن ترفتالات حاوي سه نوع ذرات سيليس اصلاح شده به روش مخلوط مذاب تهيه شدند. اثر نوع و مقدار نانوسيليس بر خواص مختلف نانوكامپوزيت با روش-هاي طيف سنجي زيرقرمز، ميكروسكوپي الكتروني پويشي، اندازه گيري زاويه تماس، ميكروسكوپي نوري، گرماسنجي پويشي تفاضلي، آزمون تجزيه گرمايي و ديناميكي- گرمايي- مكانيكي بررسي شده است. نتايج طيف سنجي ATR نشان داد، برهمكنش-هاي بين ذرات نانوسيليس آب دوست عمدتا در سطح نانوكامپوزيت ها ايجاد مي‌‌‌شوند. آزمون ميكروسكوپي الكتروني براي بررسي وجود سيليس در سطح كامپوزيت ها انجام شد كه نشان داد خواص سطح بستگي به درجه آب دوستي سيليس استفاده شده دارد. بررسي انرژي سطحي نانوكامپوزيت ها نشان داد، نانوذرات سيليس اصلاح شده تمايل بيشتري به باقي ماندن در بستر پليمر در مقايسه با نوع اصلاح نشده نشان مي‌‌‌دهند. تصاوير ميكروسكوپ نوري از نانوكامپوزيت هاي حاوي سيليس نشان دهنده افرايش تعداد گويچه ها در بستر پلي اتيلن ترفتالات با افزايش درصد سيليس است. گرماسنجي پويشي تفاضلي از نانوكامپوزيت هاي تهيه شده كمي كاهش در دماي ذوب در مقايسه با پلي اتيلن ترفتالات خالص را نشان داد. نتايج آزمون مقاومت گرمايي نشان داد، بهبود در مقاومت گرمايي پلي اتيلن ترفتالات بستگي به نوع سيليس به كار رفته و مقدار پراكنش ذرات در بستر پلي اتيلن ترفتالات دارد. مقدار برهمكنش بين ذرات نانوسيليس و زنجيرهاي پلي اتيلن ترفتالات در افزايش مقاومت كامپوزيت در برابر گرما موثر است.

This research is carried out to study some properties of polyethylene terephthalate (PET) as one of the most important synthetic polymers used in textile industry. PET based nanocomposites containing three differently modified silica particles were prepared by melt compounding. The influence of type and amount of nanosilica on various properties of nanocomposite was studied by Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, contact angle determination, optical microscopy, differential scanning calorimetry, thermal gravimetry analyzer and dynamic mechanical thermal analyzer. ATR results indicated that the interactions of hydrophilic nanosilica mainly occur at the surface of nanocomposites. SEM was used to confirm the presence of silica on the surface of nanocomposites and it showed that surface properties depend on hydrophilicity of nanosilica. Studies on surface tension of nanocomposites showed that modified nanosilica particles have higher tendency to remain in bulk polymer as compared with unmodified one. Optical microscopy images from nanocomposites-containing silica illustrated the increment of the number of spherulites in the PET matrix with increases in silica percentage which were dependent on nano-silica type and content. Differential scanning calorimetry results of the nanocomposites showed a slight drop in the melting temperature compared to pure PET. The results obtained from thermal stability test showed that any improvement in thermal stability depends on the type of silica and dispersion of particles in polyethylene terephthalate. Moreover, the extent of interactions between nanosilica particles and polyethylene terephthatale chains affects on thermal stability of the composite.