اثر شرايط اختلاط بر رفتار ريولوژيكي نانوكامپوزيت هاي اپوكسي - خاك رس

Effect of Mixing Condition on Rheological Behavior of Epoxy-Clay Nanocomposites

در اين پژوهش، اثر شرايط اختلاط و مقدار پراكنش نانوذرات بر رفتار ريولوژيكي نانوكامپوزيت هاي 6% وزني اپوكسي - خاك رس، بررسي كيفي و كمي شده است. بدين منظور نانوخاك رس اصلاح شده، در شرايط مختلف شامل استفاده از همزن معمولي، همگن ساز و دستگاه فراصوت با توان هاي متوسط و بيشينه و در نهايت با تركيبي از شرايط گفته شده به رزين اپوكسي افزوده شد. نتايج پراش پرتو X نمايانگر ساختار بين لايه اي براي نمونه هاست. در اين ميان دستگاه فراصوت با توان بيشينه و همزن معمولي به ترتيب بيشترين و كمترين عملكرد را در بازشدن لايه ها نشان مي دهند. درضمن، افزايش توان دستگاه همگن ساز، اثر زيادي بر مقدار پراكنش نانوذرات ندارد، درحالي-كه در دستگاه فراصوت، بهتر است از توان بيشينه استفاده شود. نكته جالب توجه اينكه استفاده تركيبي با اولويت همگن ساز و دستگاه فراصوت اثر بيشتري نسبت به عكس اين حالت دارد. آزمون ريولوژي شامل آزمون نوساني در ناحيه خطي، در محدوده بسامد Hz 100-1/0 انجام شد. از آنجا كه رفتار ناحيه انتهايي وابستگي شديدي به مقدار پراكنش نانو ذرات و برهم كنش هاي بين ملكولي دارد، كاهش شيب مدول ذخيره (رفتار مسطح) و افزايش گرانروي در ناحيه انتهايي قابل مشاهده است كه اين رفتار با فاصله بين لايه ها تناسب دارد. به عبارت ديگر، در نمونه هاي مخلوط شده با دستگاه فراصوت در بيشينه توان و همزن معمولي، به ترتيب بيشترين و كمترين شدت از آثار مزبور قابل مشاهده است. در ادامه، گرانروي در سرعت برشي صفر، طيف پيوسته زمان آسايش و تابع وزني آن به كمك نرم-افزار رايانه در محيط فورترن محاسبه شد. براي اطمينان از صحت عملكرد برنامه، داده هاي تجربي شامل مدول ذخيره و اتلاف با دقت زيادي بازآرايي شد. در اينجا نيز پراكنش بهتر نانوذرات، موجب كاهش سرعت افت تنش (رفتار مسطح) و رشد تابع وزني در زمان هاي زياد مي شود.

The effect of mixing on rheological behavior of 6% wt epoxy-clay nanocomposites was studied. The mixing processes were carried out by low shear mixer, homogenizer and ultrasonic and combination of different mixing techniques at medium and maximum power. All these methods led to intercalated structure. The XRD results showed that the ultrasonic has the best effect on dispersion while a low shear mixer has the least positive effect. Opposite to an ultrasonic mixing method, the homogenization process through maximum power does not change the dispersion state significantly. The best condition would be to use an ultrasonic mixer after a homogenizer, otherwise the reverse process may result in lower dispersion. Small amplitude oscillatory measurements were carried out on linear regime over 0.1-100 Hz. According to the fact that rheological responses are very sensitive to polymerparticle interactions and accessible surface area, the slope of storage modulus and shear thinning exponent of viscosity are proportional to the level of dispersion. This implies that more increases in intergallary height may lead to less terminal slope. The continuous relaxation profile and zero shear viscosity were generated by experimental data via computer software based on neural network approach. To check the validity of software, the experimental data were recovered with very low deviation using relaxation spectrum. The experimental observations showed that a solid-like behavior, as a result of better dispersion, can prevent the profile from falling especially at longer times.