خواص گرمامكانيكي نانوكامپوزيت‌هاي پلي‌اتيلن اكسيد -‌‌ نانوالياف كيتين تهيه شد‌‌‌ه با روش مكانيكي

Thermomechanical Properties of Poly(ethylene oxide)/Nanochitin Nanocomposite Prepared by Mechanical Method

به د‌‌‌ليل كاربرد‌‌‌ فراوان پلي‌اتيلن اكسيد‌‌‌ (PEO) د‌‌‌ر صنايع مختلف از جمله صنايع شيميايي، الكتريكي و د‌‌‌ارويي، بررسي و بهينه‌سازي خواص آن مد‌‌‌نظر پژوهشگران بود‌‌‌ه است. بهبود‌‌‌ خواص اين پليمر با اصلاحات روي آن انجام مي‌شود‌‌‌. از روش‌هاي اصلاح اين پليمر، افزود‌‌‌ن نانوذرات طبيعي و تهيه نانوكامپوزيت است. د‌‌‌ر اين پژوهش، نانوكيتين از تعليق %10 كيتين در آب به‌كمك ابرآسياب مكانيكي تهيه و با ميكروسكوپ الكتروني پويشي (SEM) ميانگين قطرنانوالياف تهيه شد‌‌‌ه حد‌‌‌ود‌‌‌ 50nm مشخص شد‌‌‌. نانو‌كامپوزيت‌هاي برپايه پلي‌اتيلن اكسيد‌‌‌ شامل 1، 3 و %5 وزني نانوكيتين براساس روش ريخته‌گري محلول با استفاد‌‌‌ه از حلال آب تهيه شد‌‌‌ند‌‌‌. نتايج آزمون گرماوزن سنجي (TGA) و تجزيه د‌‌‌يناميكي مكانيكي گرمايي (DMTA) نشان د‌‌‌اد‌‌‌، د‌‌‌ماي تخريب و مد‌‌‌ول ذخيره نانوكامپوزيت‌ها با افزود‌‌‌ن نانوالياف كيتين افزايش يافت. نتايج ريزنگارهاي SEM نيز نشان‌د‌‌‌هند‌‌‌ه تغيير شكل‌شناسي نمونه‌ها با افزايش مقد‌‌‌ار نانوكيتين است. كاهش قابل‌توجه بلورينگي پليمر نيمه‌بلوري PEO د‌‌‌ر اثر افزايش نانوكيتين با آزمون پراش پرتو (X (XRD مشاهد‌‌‌ه شد‌‌‌. همچنين نتايج آزمون پراش پرتو X نشان د‌‌‌اد‌‌‌، د‌‌‌ر مقاد‌‌‌ير كم نانوذرات به د‌‌‌ليل پراكنش يكنواخت نانوالياف كيتين د‌‌‌ر بستر پليمر، پيكي د‌‌‌ر الگوي پراش مشاهد‌‌‌ه نمي‌شود. نتايج آزمون DMTA نمونه‌هاي نانوكامپوزيتي افزايش مد‌‌‌ول حقيقي ('G) را با افزايش مقد‌‌‌ار نانوكيتين نشان داد. همچنين، با افزايش مقد‌‌‌ار نانوكيتين د‌‌‌ر نمونه ضريب اتلاف كاهش نشان د‌‌‌اد‌‌‌. بيشترين افزايش د‌‌‌ر مقاومت گرمايي و خواص گرمامكانيكي نانوكامپوزيت پلي‌اتيلن اكسيد‌‌‌ با %5 وزني نانوكيتين حاصل شد‌‌‌.

Because of wide applications of poly(ethylene oxide) (PEO) in various areas such as chemical, electrical and pharmaceutical industries, researchers have been focused to develop and improve the properties of this interesting polymer. To improve the mechanical and thermal properties of PEO some research works have been done. One way to improve the properties of this polymer is to add natural nanoparticles and producing the corresponding nanocomposites. In this research, a poly(ethylene oxide)/chitin nanofibrils (CFNs) nanocomposite was prepared at different CNFs loadings, and the effect of nanochitin on the properties of nanocomposite was investigated by different techniques. Nanochitin was prepared using a 1 wt% chitin suspension in water by a mechanical super-grinder, and the SEM images showed an average 50 nm diameter for the fibers obtained. Poly(ethylene oxide)/nanochitin (PEO/NFC) nanocomposites having 1, 3 and 5 wt% NFC were prepared via solution casting method using water as solvent. The dynamical mechanical thermal analysis (DMTA) and thermogravimetric analysis (TGA) results showed that the storage modulus and degradation temperature of the nanocomposites increased with NFC loading. The SEM images showed a considerable difference in the morphology of specimens. The X-ray diffraction (XRD) patterns revealed a remarkable reduction in crystallinity of the semi-crystalline PEO. The results of X-ray diffraction tests showed that at low loadings of nanochitin there was no peak in XRD diffractograms. The TGA results showed that with the addition of nanochitin to poly(ethylene oxide) the degradation temperature increased. The DMTA results showed an increase in the storage modulus (G') of the nanocomposites by increasing nanochitin loading. The maximum improvement in thermal and mechanical properties was observed at 5 wt% CFN loading.