هسته گذاري ناهمگن در اسفنجي‌شدن ناپيوسته پلي استيرن با استفاده از نانوسيليكا به عنوان عامل هسته زا

Heterogeneous Nucleation in Batch Foaming of Polystyrene in Presence of Nanosilica as a Nucleating Agent

در اين پژوهش نخست، پيش فرض نظري سازوكار اثر اندازه نانو ذرات بر هسته‌گذاري سلول در زمينه پلي‌استيرني نسبت به حالت اسفنج پلي‌استيرني خالص با اندازه‌گيري فاكتور ناهمگني در محدوده كامل از زاويه ترشوندگي 0 تا ?180 بررسي شد. با تركيب روش‌ در محلول و مذاب نانوكامپوزيت پلي‌استيرن- نانوسيليكا با اندازه و غلظت هاي متفاوت از نانوسيليكا تهيه شد. از دستگاهي با قابليت كارايي در دما و فشار زياد، كاهش آني فشار و سرعت تثبيت زياد در تهيه اسفنج پلي‌استيرن- نانوسيليكا در حالت مذاب استفاده شد. براي تامين شرايط توليد اسفنج، مخزن به وسيله يخ خشك در دماي مشخص به فشار رسانده شد. پس از ايجاد شرايط فرايندي، نمونه‌ها به مدتh 8 با كربن دي اكسيد ابربحراني سيرشده و سپس فشار ناگهاني به كمك شيرهاي قطع و وصل آزاد شد. براي بررسي اثر نانوسيليكا بر پارامترهاي اساسي ساختاراسفنج (چگالي سلولي و اندازه سلول) ميكروسكوپ الكترون پويشي به كار گرفته شد. نتايج نشان داد، وجود مقدار كمي نانوسيليكا در افزايش چگالي سلولي و كاهش اندازه سلول اثر بسزايي دارد. همچنين، افزايش غلظت نانوذرات اين اثر بخشي را افزايش مي‌دهد، علاوه بر اين كيفيت و ساختار اسفنج نانو كامپوزيتي نسبت به اسفنج پلي‌استيرني بهبود مي‌يابد.

A theoretical hypothesis was put forward on the effect of nanoparticle size on cell nucleation in polystyrene (PS) matrix foam. At first the heterogeneous factor was calculated in different wetting angles from zero to 180?. Then, to verify this hypothesis a combination of the solution and melting methods was used to prepare PS-nanosilica nanocomposites at different concentrations and different sizes of nanosilica. In this regard a novel apparatus, including a high-pressure/ high-temperature vessel capable of instantaneous pressure release and stabilization control, was used to prepare a polystyrene-nanosilica nanocomposite foam in its melt state. To reach the foaming conditions, the vessel was pressurized with dry ice at the specified temperature. After reaching the foaming conditions, the sample was saturated with supercritical carbon dioxide (CO2) for 8 more hours. Then, the pressure was released with an on/off valve and the temperature was instantaneously dropped to below glass transition temperature. The scanning electron microscopy pictures were used to calculate the effect of nanosilica on the main foaming parameters including cell density and cell size. The results showed that a small amount of nanosilica has substantial effect on decreasing cell size and increasing the cell density. Moreover, the foam quality and structure was improved by addition of the nanoparticle.