Correlation of the morphology and thermooxidative degradation behavior of poly(ethylene terephthalate)–nitrile butadiene rubber–polycarbonate ternary blends
چکیده:
در اين پژوهش آلياژ سه تايی پلی اتيلن ترفتالات (PET)/لاستيک اکريلونيتريل – بوتا دی ان (NBR)/پلی کربنات (PC) به روش اختلاط مذاب در يک اکسترودر همسوگرد تهيه شد و مورفولوژی، خواص حرارتی، خواص ديناميکی- مکانيکی هر يک از پليمر های خالص و آلياژهای دوتايی و سه تايی آنها در ترکيب درصد های مختلف از اجزاء مورد بررسی قرار گرفت. بررسی مورفولوژی با استفاده از نتايج ميکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد و تأثيرات ترکيب درصد اجزاء بر نوع مورفولوژی نشان داده شد. آزمون ديناميکی- مکانيکی (DMA) در نمونه های دوتايی (PET/PC) و (PET/NBR) برای اجزاء پيک های اتلاف مجزا نشان داده اما در نمونه های سه تايی اثر ترکيب درصد PC و NBR تغييرات در محل پيک های اتلاف و مشاهده يک پيک اتلاف برای PET و PC در نمونه های سه تايی (9/10/81) PET/PC/NBR و (7/30/63) PET/NBR/PC مشاهده شده است که خود به امتزاج پذيری مناسب اين نمونه ها دلالت دارد. در ادامه خواص حرارتی نمونه ها با استفاده از روش گرما وزن سنجی (TGA) و گرما وزن سنجی (DTG) بررسی شد، و انرژی تخريب (انرژی اکتيواسيون E) و مرتبه واکنش n برای نمونه ها در اتمسفر هوا با استفاده از روش های بر پايه تک ريت حرارت دهی فريدمن، فريمن-کارول و چانگ و روش های بر پايه چند ريت حرارت دهی کيسينجر- اکاهيرا – سانوز و فلاين – وال – ازوا محاسبه شد و نهايتاً ارتباط نوع مورفولوژی و پارامترهای مورفولوژيکی با رفتار تخريب حرارتی بررسی شد. نتایج نشان داد شکل گيری مورفولوژی پايدارتر و کوچکتر شدن ذرات فاز پراکنده موجب افزايش پايداری حرارتی در نمونه ها شده است.
مقدمه :
آمیزه سازی پليمرها يکی از ساده‌ترین و اقتصادی‌ترین روش‌های ايجاد محصولات جديد پليمری می‌باشد. در چند سال اخير، موضوع آمیزه سازی هم از جنبه علمی و از جنبه صنعتی نزد محققين و دست اندرکاران علوم و فناوری پليمر اهميت و جايگاه ویژه‌ای پيدا کرده است[1]. در طی اين سال‌ها عوامل مختلفی جهت تشکيل و کنترل ریزساختار اين دسته آمیزه‌ها معرفی گرديد[2،3]. ليکن ارتباط بين اين عوامل با خواص مکانيکی و حرارتی هنوز به درستی تبيين و مشخص نشده است. چقرمه سازی پلاستیک‌ها بدون افت خواص مکانيکی و حرارتی مانند مدول، استحکام کششی، پايداری حرارتی به عنوان يکی از اهداف دانشمندان علم پليمر همواره مطرح بوده است. برای دست‌یابی به اين مهم، فهم و درک ارتباط بين ريزساختار و خواص مکانيکی بسيار ضروری و دارای اهميت است. پلی اتيلن ترفتالات يکی از پلاستیک‌های مهندسی است که در چند دهه اخير از سرعت رشد قابل توجهی برخوردار بوده است[4]. با اين حال در خيلی از کاربردها لازم است چقرمگی آن بيش از آنچه هست افزايش يابد. از جمله روش‌های متداول برای دست‌یابی به اين هدف اصلاح خواص آن از طريق آمیزه سازی با يک نوع الاستومر می‌باشد[5]. اين در حالی است که تحقق اين امر به دليل خواص الاستومر ها منجر به افت قابل ملاحظه‌ای خواصی مانند مدول و پايداری حرارتی آمیزه خواهد شد، لذا افزودن جزء سوم سخت جهت برطرف نمودن اين نقايص امری ضروری به نظر می‌رسد. در خصوص ارتباط ریزساختار با رفتار تخريب حرارتی و اکسايش حرارتی آمیزه‌های پليمری کارهای کمی گزارش شده است[7،8]. لذا فهم اين ارتباط از گلوگاه‌ها و مسائل کليدی فرايند آمیزه سازی می‌باشد. آمیزه سازی پليمرها ممکن سبب بهبود و يا کاهش پايداری حرارتی شود[9]. از جمله عواملی که در فرايند تخريب اکسايش حرارتی آمیزه‌های پليمری تأثير گذار است، می‌توان به امتزاج پذيری، اثر سازگارکننده، اثر ترکيب درصد اجزاء و تشکيل کوپليمر در حين فرايند اختلاط مذاب اشاره کرد[10]. اثر امتزاج پذيری آلياژهای پليمری بر رفتار تخريب حرارتی توسط Lizmol و همکارانش بررسی شد[11]. نتيجه بررسی آنها در خصوص آمیزه‌های PVC/EVA، EVA/SAN و PVC/SAN بهبود خواص پايداری حرارتی را برای آمیزه امتزاج پذير PVC/EVA بود، اما گزارش شد که تأثير آمیزه سازی در بهبود پايداری حرارتی دو نمونه ديگر ناچيز بوده است. Roeder و همکارانش، اثر سازگار کننده PP-g-MA را بر ریزساختار و پايداری حرارتی آمیزه‌های PP/PA6 ،PP/PEBAX و PP/PUR مورد ارزيابی قرار دادند و گزارش کردن که پايداری حرارتی اين آمیزه‌ها بسيار متأثر از ریزساختار فازهای تشکيل دهنده است[10]. همچنین Jose و Thomas آلياژ PA12/SEBS و PA12/SEBS-g-MA را مورد بررسی قرار دادند و گزارش کردند که رابطه پايداری حرارتی با مورفولوژی آلياژ بسيار قوی است، آنها گزارش کردند که زمانی که از SEBS-g-MA استفاده شد مورفولوژی پايدارتر و در نتيجه به خواص حرارتی بهتری دست يافتند[ref]. در تحقیقی که توسط Natasa و همکارنش انجام شد، سنيتيک تخريب اکسايش حرارتی آلياژ PVC/CPE را با استفاده از مدل های Kissinger ،Kissinger-Akahira-Sunose و Friedman بررسی شد و پارامترهای سنيتيکی به وسیله این مدل ها تعيين شد،آنها همچنین اثر ترکيب درصد اجزاء در رفتار تخريب حرارتی اين آلياژ را بررسی کردند.
هدف از اين پژوهش بررسی سنتيک تخریب اکسایش حرارتی و همچنين تعيين ارتباط ریزساختار با رفتار حرارتی آمیزه‌های دوتایی PET/PC و PET/NBR و سه تایی PET/NBR/PC با توجه به تأثيرات ترکيب درصد وزنی فاز PC و NBR است. به منظور تعیین و مقایسه پارامترهای سنتيکی در اين پژوهش از روش های دیفرانسیلی غیرهمدما Friedman، Freeman-Carroll ،Chang و دو روش انتگرالی Flynn-Wall-Ozawa (F-W-A) و (KAS) Kissinger-Akahira-Sunose استفاده شد.