پديد آورنده :
اخباري، شيما السادات
عنوان :
تهيه و مشخصه يابي پلي يورتان پايه آبي و بررسي اثر افزودن نانوالياف سلولزي استخراج شده از تفاله هاي هويج بر روي خواص كامپوزيت حاصل
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
چهارده، ۹۸ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
روح الله باقري، طيبه بهزاد
توصيفگر ها :
پراكنه پلي يورتان پايه آبي , نانوالياف سلولزي , درجه بلورينگي , آب گريزي
استاد داور :
مرتضي صادقي، صديقه برهاني
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/07/02
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
چكيده فارسي :
1 چكيده در اين پژوهش پراكنه پلي يورتان پايه آبي به روش پيش پليمر و با نسبت مولي ايزوسيانات به پلي ال 4 1 سنتز گرديد به منظور تقويت خواص مكانيكي و حرارتي پلي يورتان پايه آبي نانوالياف سلولزي به روش شيميايي مكانيكي از تفاله هويج استخراج گرديد نانوالياف سلولزي با استفاده از هموژنايزر دور باال در مقادير 52 0 5 0 و 57 0 درصد وزني به پلي ال اضافه شد و سپس پلي يورتان پايه آبي سنتز گرديد نتايج حاصل از بررسي آزمون هاي تعيين عدد كاپا تركيب شيميايي و FTIR بر روي الياف سلولزي نشان مي دهد كه بعد از مرحله شيميايي مواد غيرسلولزي از الياف تقريبا به طور كامل خارج شده و ميزان سلولز از 99 82 به 06 87 درصد افزايش يافته است نتايج حاصل از آزمون FTIR و XRD درجه بلورينگي ميكروالياف را بعد از مرحله شيميايي 97 درصد نشان مي دهد كه اين بيانگر حذف مناطق آمورف از ساختار الياف مي باشد تصاوير FE SEM گرفته شده از نانوالياف سلولزي ميانگين اندازه ذرات را بين 02 تا 03 نانومتر نشان مي دهد به منظور بررسي تأثير نانوالياف بر روي پلي يورتان پايه آبي آزمون هاي خواص مكانيكي طيف سنجي اندازه گيري اندازه ذرات پايداري پراكنه ها خواص حرارتي مورفولوژي سطح مقطع شكست آب دوستي و زبري سطح مورد ارزيابي قرار گرفت طبق آزمون خواص مكانيكي استحكام كششي و مدول يانگ در نمونه يورتان حاوي 5 0 درصد وزني نانوالياف نسبت به يورتان خالص به ترتيب 48 و 052 افزايش داشته و ازدياد طول تا نقطه شكست يك كاهش 32 درصدي را نشان داده است افزايش خواص مكانيكي مربوط به گروه هاي هيدروكسيل موجود برروي سطح نانوالياف سلولزي است كه با گروه هاي كربونيل يورتان پيوندهاي هيدروژني برقرار نمودند نتايج حاصل از طيف سنجي نشان مي دهد با افزودن نانوالياف سلولزي به يورتان مقدار AR كه نشان دهنده نسبت مساحت سطح پيك هاي مربوط به گروه هاي كربونيل درگير با پيوندهاي هيدروژني به آزاد مي باشد به دليل ايجاد برهمكنش هاي هيدروژني قوي بين نانوالياف و گروه هاي كربونيل يورتان از 85 0 در يورتان خالص به 96 0 افزايش يافته است با توجه به نتايج آزمون اندازه گيري اندازه ذرات توزيع اندازه ذرات براي يورتان خالص 14 32 نانومتر مي باشد و ميانگين سايز ذرات در پراكنه يورتان حاوي نانوالياف سلولزي 9 62 نانومتر گزارش شده كه اين موضوع بيانگر پراكندگي خوب نانوالياف سلولزي در يورتان و عدم تجمع آن ها وپايداري پراكنه ها است نتايج آزمون حرارتي نشان مي دهد براي نمونه حاوي نانوالياف سلولزي دماي شروع واكنش دماي تخريب نهايي و دمايي كه در آن 05 درصد كاهش جرم مشاهده مي شود نسبت به يورتان خالص بيشتر بوده و همچنين مقدار ماده باقيمانده در آن نسبت به يورتان خالص نيز افزايش يافته كه نشان دهنده ي تخريب كمتر اين نمونه نسبت به يورتان خالص مي باشد بر هم كنش هاي هيدروژني بين سگمنت هاي سخت پلي يورتان و نانوالياف دليل پايداري باالتر نمونه حاوي نانوالياف سلولزي مي باشد نتايج حاصل از زاويه تماس استاتيكي نشان مي دهد زاويه تماس از مقدار 94 08 براي يورتان خالص به مقدار 88 05 براي يورتان حاوي نانوالياف كاهش پيدا كرده است و اين كاهش زاويه تماس نشان دهنده كاهش ميزان آبگريزي سطح فيلم يورتان خالص در حضور نانوالياف سلولزي مي باشد نتايج ميكروسكوپ نيروي اتمي نشان مي دهد كاهش زاويه تماس در فيلم يورتان حاوي نانوالياف سلولزي به دليل افزايش زبري سطح فيلم تهيه شده مي باشد افزايش زبري سطح فيلم حاوي نانوالياف احتماال به دليل پيوندهاي هيدروني بين نانوالياف و پلي يورتان مي باشد كه از مقدار 09 5 نانومتر در پلي يورتان خالص به مقدار 7 38 نانومتر افزايش يافته است با توجه به تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي در نمونه يورتان خالص سطح ناهموار مشاهده شده در پلي يورتان خالص بيانگر جدايي فازي در ابعاد ميكرو مابين اجزا سخت و نرم زنجيره يورتان مي باشد در يورتان حاوي نانوالياف نانوالياف سلولزي با يورتان پيوندهاي هيدروژني برقرار كردند و به خوبي در ماتريس يورتان پراكنده شده اند و مي توان ناحيه شكست را به اتصاالت هيدروژني نسبت داد كلمات كليدي پراكنه پلي يورتان پايه آبي نانوالياف سلولزي درجه بلورينگي آب گريزي
چكيده انگليسي :
102Abstract In the past solvent born systems were mainly used because of their high content of volatileorganic solvents 40 60 wt Due to environmental concerns and more attention to chemicalindustries pollutions solvent born polyurethanes have been replaced by Water bornpolyurethanes WPU However WPU Films show lower stiffness mechanical strength thermal stability biodegradability compare to solvent born polyurethanes Therefore byadding Cellulose nanofibers CNF to WPU s poltmer matrix these properties can beimproved In this study CNF were isolated from carrot residualby a chemical mechanicalprocedure and WPU synthesis was performed using pre polymer method in NCO OH ratio of1 4 Then nanocomposite based on WPU reinforced by CNF were prepared and the influenceof CNF addition on nanocomposite properties was investigated Using high performance liquidchromatography HPLC test it was found that cellulose content was improved from 28 99 for raw fiber to 78 60 for bleached fibers In addition FTIR results and chemicalcomposition analysis of fibers showed successful removal of non celluloseic materials fromfibers structures Moreover XRD analysis was performed before and after chemical treatmentand the amount of crystallinity for bleached fibers was determined to be 79 The averagediameter of nanofibers were obtained by FE SEM images and found to be in the range of 20 30 nm For nanocomposites FTIR results indicated hydrogen bonds interaction between theCNF and WPU The average particle diameter of the WPU and WPU CNF dispersions werefound to be 23 41 nm and 26 9 nm respectively which showes a good dispersion of CNF inthe WPU In addition thermal properties of WPU and WPU CNF films were investigated byTGA which indicated thermal degradation enhancement of WPU CNF To evaluate themechanical performance of nanocomposites tensile properties were measured It was observedthat by adding CNF tensile strength and Young s modulus were increased from 7 41 and 76 51 to 13 67 and 266 53 respectively and elongation at breek were decreased from 76 64 to 58 90 By measuring the contact angel and surface roughness of nanocomposites to be 50 88 and 83 7nm respectively it was found that hydrophobicity characteristics of films was improved byadding CNF to WPU Key word Water born polyurethane Cellulose nanofiber Hydrophobility surface roughness Thermal degradation
استاد راهنما :
روح الله باقري، طيبه بهزاد
استاد داور :
مرتضي صادقي، صديقه برهاني
