بررسي پايداري حرارتي كامپوزيت و‌ نانوكامپوزيت پلي‌يورتان- سيليكا با رويكرد عايق راكت پيشرانه جامد

Study of Thermal Stability of Polyurethane-Silica Composite and Nanocomposite with Approach of Rocket Solid Propellant

يكي از روش‌هاي بهبود پايداري حرارتي و فداشوندگي الاستومرهاي پلي‌يورتاني با رويكرد عايق راكت پيشرانه جامد، استفاده از پر‌كننده‌هايي با خاصيت فداشوندگي بالا نظير ذرات سيليكا است. در اين تحقيق ابتدا كامپوزيت‌هاي پلي‌يورتان- سيليكا (16،25 و 38% وزني) و نانوكامپوزيت‌هاي پلي‌يورتان- سيليكا (5، 10، 16 و 25% وزني) تهيه شدند و سپس برهمكنش‌ها، مورفولوژي و پايداري حرارتي آن‌ها با استفاده از طيف‌سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR & ATR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، آناليز وزن سنجي حرارتي (TGA) و روش وزن‌سنجي حرارتي تصحيح ‌شده مورد بررسي قرار گرفت. طيف‌هاي مادون قرمز تاييدكننده تشكيل گروه‌هاي يورتاني و تصاوير SEM نيز نشان‌دهنده توزيع مناسب ذرات سيليكا در زمينه پلي‌يورتاني بوده است. نتايج TGA نيز نشان داد كه دماي 50% اتلاف وزن نمونه، با افزايش مقدار سيليكا به دليل عملكرد ذرات سيليكا به عنوان تله زغال پليمري افزايش‌يافته كه اين نتيجه با استفاده از روش وزن‌سنجي حرارتي تصحيح ‌شده نيز تاييد گرديد. مقدار جرم باقيمانده كامپوزيت‌ پلي‌يورتاني حاوي 25% وزني سيليكا برابر 72/0 درصد وزني بوده درحالي‌كه اين مقدار براي نانوكامپوزيت‌ با مقدار يكسان از ذرات سيليكا برابر با 8/1 درصد وزني به دست آمد.

One way of thermal stability methods and ablation improving for polyurethane elastomers to solid propellant rocket insulation, is using of fillers with high ablation property such as silica particles. In this research, first polyurethane-silica composites (16, 25 and 38% by weight) and polyurethane-silica nanocomposites (5, 10, 16 and 25% by weight) were prepared and then interaction, morphology and thermal stability of them have been investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR & ATR), scanning electron microscopy (SEM), thermal gravimetric analysis (TGA) and corrected thermal gravimetry method. Infrared spectra confirmed the formation of urethane groups and SEM images also showed proper distribution of silica particles in the polyurethane matrix. TGA results too revealed that 50% weight loss temprature of the sample, due to function of silica particles as char trap, were increased with increasing of silica amount that these results were approved by using of corrected thermal gravimetry method again. Residual mass amount of the polyurethane composite contain 25 wt% silica was 0.72 wt% while this amount for the nanocomposite with that same of silica particles was resulted to 1.8 wt%.