توصيفگر ها :
هدايت الكتريكي , آميزه سه¬تايي , شبكه فيزيكي , رئولوژي , مورفولوژي
چكيده فارسي :
در اين پژوهش به منظور ايجاد هدايت الكتريكي در آميزه پلي پروپيلن/ استايرن – اتيلن- بوتيلن – استايرن/ پلي بوتيلن (ترفتالات) از نانو صفحات گرافن استفاده شد. اين پژوهش در دو فاز انجام شد. فاز اول پژوهش، خود به دو بخش تئوري و عملي تقسيم مي¬شود. در بخش اول، ابتدا با استفاده از مدل¬هاي پيش بيني كننده مورفولوژي آميزه هاي سه تايي، مورفولوژي آميزه PP/SEBS/PBT پيش بيني شد. نتايج حاصل از اين پيش بيني نشان داد مورفولوژي اين آميزه ذرات جدا از هم پراكنده در ماتريس است. در اين آميزه PP ماتريس بوده و ذرات SEBS و PBT در ماتريس به صورت جداگانه پراكنده شده اند. در بخش دوم اين پژوهش، ابتدا آميزه سه تايي PP/SEBS/PBT با استفاده از مخلوط كن داخلي با تركيب درصدهاي مختلف از سه پليمر تهيه و براي آزمون ميكروسكپ الكتروني روبشي به منظور مطالعه مورفولوژي اين آميزه، آماده شدند. تصاوير FESEM براي تركيب درصد 15/15/70 از اين آميزه، مورفولوژي ذرات جدا از هم پراكنده در ماتريس را نشان داد كه با نتايج پيش بيني مورفولوژي مطابقت داشت. براي مابقي نمونه ها با تركيب درصدهاي 10/45/45، 10/50/40، 10/55/35 و 10/60/30 مورفولوژي دوفاز پيوسته مشاهده شد. دو فاز پيوسته شامل PP و SEBS و فازPBT به صورت قطره پراكنده شده است. در فاز دوم، نانوكامپوزيت PP/SEBS/PBT/Graphene با تركيب درصد 10/55/35 و 5% وزني گرافن تهيه شد. قبل از تهيه نمونه ها، ابتدا محل قرارگيري احتمالي نانو صفحات گرافن در فازها با استفاده از معادله ضريب ترشوندگي پيش بيني شد. نتايج حاصل از ترشوندگي براي اين آميزه سه تايي و نانوذره گرافن نشان داد كه گرافن تمايل ببشتري به فاز PBT دارد ولي به دليل اينكه دوفاز پيوسته در اين آميزه، PP و SEBS بود تلاش براين بود كه گرافن را در يك فاز پيوسته پخش شود. فاز انتخابي براي پخش گرافن، SEBS بود تهيه اين نانوكامپوزيت به دو روش محلولي و مذاب صورت گرفت. هدايت الكتريكي هر دو روش با يكديگر مقايسه شد. ابتدا 2% وزني گرافن با SEBS به دو روش محلولي و مذاب مستربچ شد. در اين مرحله هدايت الكتريكي هر دو نمونه مورد بررسي قرار گرفت كه براساس نتايج بدست آمده، نمونه به روش محلولي داراي بيشترين رسانايي الكتريكي بود. به منظور مقايسه هدايت الكتريكي با روش¬هاي مختلف مستربچ كردن، ابتدا مستربچ گرافن/PP با 12.5% وزني گرافن به روش مذاب آماده سازي و سپس با SEBS و PBT فرآيند شد. نتايج حاصل از آزمون هدايت الكتريكي براي اين نمونه نشان داد كه هدايت الكتريكي S/cm 10-13×1.61 بود. باتوجه به محدوده رسانايي الكتريكي پليمرها، اين نمونه در محدوده مواد نارسانا قرار دارد. از طرفي ديگر، ابتدا مستربچ گرافن/SEBS را به روش محلولي آماده سازي و سپس با PP و PBT فرآيند شد. نتايج حاصل از آزمون هدايت الكتريكي براي اين نمونه نشان داد هدايت الكتريكي S/cm 10-4×5.39 بوده و نمونه در محدوده مواد نيمه رسانا قرار دارد كه 1010 برابر بيشتر از نمونه خالص بوده است. رفتار رئولوژيكي اين نمونه¬ها بررسي شد و نتايج نشان داد كه نمونه با تركيب درصد 10/55/35 با 5% وزني گرافن مستربچ شده باSEBS رفتار شبه -جامد را از خود نشان داد كه مي¬توان به تشكيل شبكه فيزيكي گرافن بين زنجيره هاي پليمري نسبت داد. نتايج رئولوژي با نتايج هدايت الكتريكي مطابقت دارد زيرا براي هدايت الكتريكي، تشكيل يك شبكه فيزيكي از نانوذرات رسانا لازم است كه نتايج رئولوژي به همين موضوع اشاره دارد.
چكيده انگليسي :
In this study, graphene nanoplatelets were used to create electrical conductivity in the polypropylene/styrene-ethylene-butylene-styrene/poly (butylene terephthalate) blend. The study was conducted in two phases. The first phase is divided into two parts. In the first part, the morphology of the PP/SEBS/PBT blend was predicted using predictive models. The results of this prediction showed that the morphology of this blend consists of dispersed particles in the matrix. In this blend, PP is the matrix, and SEBS and PBT particles are separately dispersed in the matrix. In the second part, the PP/SEBS/PBT blend was prepared using an internal mixer with various compositions of the three polymers, and the morphology of the blend was studied using scanning electron microscopy (SEM). The SEM images for the composition of 70/15/15 showed dispersed particles in the matrix, which matched the predicted morphology. For the other samples with compositions of 45/45/10, 40/50/10, 35/55/10, and 30/60/10, a continuous two-phase morphology was observed. The continuous phases included PP and SEBS, while the PBT phase was dispersed as droplets. In the second phase, a nanocomposite of PP/SEBS/PBT/Graphene with a composition of 35/55/10 and 5% weight fraction of graphene was prepared. Before preparing the samples, the probable location of graphene nanoplatelets in the phases was predicted. The preparation of this nanocomposite was done using two methods. The electrical conductivity of both methods was compared. Initially, 2% weight fraction of graphene was compounded with SEBS using the solvent and melt blending methods. The electrical conductivity of both samples was examined, and based on the results, the sample prepared by the solvent method showed higher electrical conductivity. To compare the electrical conductivity with different blending methods, the graphene/PP masterbatch with 12.5% weight fraction of graphene was prepared by the melt blending method and then processed with SEBS and PBT. The results of the electrical conductivity test for this sample showed a conductivity of 1.61E-13 S/cm. Considering the conductivity range of polymers, this sample falls within the insulating materials range. On the other hand, the graphene/SEBS masterbatch was prepared by the solvent method and then processed with PP and PBT. The results of the electrical conductivity test for this sample showed a conductivity of 5.39E-4 S/cm, which indicates that the sample is in the semiconductor range and is 1010 times higher than the pure sample. The rheological behavior of these samples was investigated, and the results showed that the sample with a composition of 10/55/35 and 5% weight fraction of graphene compounded with SEBS exhibited a pseudo-solid behavior, indicating the formation of a physical network between polymer chains. The rheological results are consistent with the electrical conductivity results, as the formation of a physical network is necessary for electrical conductivity, which is indicated by the rheological results
