كاهش نفوذپذيري و افزايش مقاومت تورمي آميزه‌هاي لاستيكي بر پايه لاستيك نيتريل

Permeability reduction and reinforcement of swelling resistance of nitrile rubber by calcium carbonate nanoparticles

در اين پژوهش آميزه لاستيكي بر پايه لاستيك نيتريل تقويت شده با نانوذره‌هاي كلسيم كربنات به روش درهم آميختن مذاب توليد شد. اثر نانوذره‌هاي كلسيم كربنات به عنوان عامل موثر در تقويت مقاومت تورمي لاستيك نيتريل بررسي شد. براي بررسي فرايند انتقال حلال‌هاي آروماتيك در نانوكامپوزيت‌هاي توليدي از آزمون تورم تعادلي در دما‌هاي متفاوت استفاده شد. نفوذ بنزن و تولوين در اين‌گونه نانوكامپوزيت‌ها با اهميت بر ميزان مصرف نانوكلسيم كربنات و هم‌چنين اثر دما بر فرايند انتقال تحليل شد. عامل‌هاي انتقال هم‌چون ضريب نفوذ، ضريب جذب، ضريب تراوايي و نوع مكانيسم انتقال و هم‌چنين عامل‌هاي ترموديناميكي هم‌چون انرژي آزاد گيبس، آنتروپي، آنتالپي و انرژي فعال‌سازي نفوذ مورد سنجش قرار گرفتند. با استفاده از تصويرهاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي ريزساختار و پراكندگي نانوذره‌هاي كلسيم كربنات در بستر لاستيك نيتريل بررسي شد و ارتباط مناسبي ميان ريزساختار تشكيل شده در نانوكامپوزيت و نتيجه‌هاي تجربي به‌دست آمده برقرار شد. نتيجه‌ها نشان مي‌دهد كه غلظت نانوذره در آميزه‌هاي تهيه شده نقش تعيين كننده‌اي در مقدارهاي ضرايب نفوذ، جذب و تراوايي دارد. افزايش ميزان نانوذره ميزان تورم نهايي نانوكامپوزيت و سرعت نفوذ حلال را كاهش مي‌دهد. به ازاي غلظت بهينه از نانوكلسيم كربنات مي‌توان مقاومت تورمي لاستيك نيتريل را بهبود داد.

In this study, nitrile rubber (NBR)/CaCO3 nanocomposites were prepared by melt mixing method. The effect of calcium carbonate nanoparticles as an effective agent in reinforcement of swelling resistance of nitrile rubber was investigated. Transport of aromatic solvents through prepared nanocomposites were investigated by equilibrium swelling test at different temperatures. The Diffusion of benzene and toluene through these nanocomposites were studied with respect to the effect of the nano particles concentration and temperature on transport process. The transport parameters such as diffusion coefficient, permeation and sorption coefficients and mechanism of solvent transport and also thermodynamic parameters such as Gibbs free energy, entropy, enthalpy and activation energy of diffusion and permeation were calculated from the equilibrium swelling test information. The microstructure and dispersion of calcium carbonate nanoparticles in nitrile rubber matrix was studied by scanning Electron Microscopy (SEM). The results showed that there was a consistency between microstructure of nanocomposite and experimental results. The results showed that the concentration of nanoparticles in nanocomposites had an important role in determination of the values of diffusion coefficient, sorption and permeation. By increasing the amount of nanoparticles, final swelling of nanocomposite and the rate of solvent diffusion decreased. It seems that improvements in swelling resistance of nitrile rubber is possible by an optimum concentration of calcium carbonate nanoparticles.