صنایع نساجی بسیار کاربردی هستند و همچنین سبک بودن الیاف تهیه شده با نانوکامپوزیتهای پلیمری در مقایسه با الیاف معمولی، مقاومت کمتر در مقابل نفوذ رطوبت و…. باعث شده است که استفاده از نانوکامپوزیتها در این صنعت به سرعت در حال پیشرفت و گسترش میباشند. افزودن نانوذرات به پلاستیکها قابلیت اشتعال دامنه وسیعی از پلاستیکها را کاهش میدهد. یکی از راههای ارزان، مطمئن و تمیز از لحاظ زیست محیطی، در تهیه پلاستیکهای مقاوم در برابر اشتعال، تهیه نانوکامپوزیت آنهاست [52].

1-12- اهداف تهیه نانوکامپوزیتهای پلیمری
تهیه نانوکامپوزیتهای پلیمری به دلیل خواص منحصر به فردی که نشان میدهند با استقبال زیادی روبهرو شده است. در حال حاضر از تهیه نانوکامپوزیتهای پلیمری دو هدف دنبال میشود:
1- تهیه موادی با خواص مکانیکی و حرارتی بهتر نسبت به پلیمرهای خالص.
2- افزایش مقاومت نفوذپذیری پلیمرها در کاربردهای خاص [58].

20
1-13- انواع پرکنندهها با ابعاد نانو
پرکنندهها برای دلایل متنوعی از جمله کاهش قیمت، بهبود فرایندپذیری، کنترل چگالی، اثرات نوری، قابلیت هدایت گرمایی، کنترل انبساط گرمایی، خواص الکتریکی، خواص مغناطیسی، به تاخیر انداختن آتشگیری، بهبود خواص مکانیکی از جمله سختی و مقاومت در برابر پارگی در پلیمرها بکار برده میشوند. پرکنندههای نانو را به گروههای زیر تقسیمبندی میکنند [60]:
1-13-1- لایهای
این پرکنندهها معمولاٌ ضخامتی حدود یک نانومتر دارند ولی نسبت شکلی آنها در دو بعد دیگر حداقل 25 برابر میباشد. از این نوع ذرات جهت بهبود خواص مکانیکی و کاهش نفوذپذیری استفاده میگردد.
1-13-2- لیفی
الیاف یا پرکنندههای لولهای شکل که قطر آنها کمتر از 100 نانومتر و حداقل نسبت طول به عرض آنها میتواند به بزرگی 6 باشد (مانند نانولولههای کربنی).
1-13-3-کروی
نانوپرکنندههای کروی ذراتی سه بعدی و تقریباٌ هم محور هستند که قطر بزرگترین آنها کوچکتر از 100 نانومتر است. جهت تولید نانوکامپوزیتهایی با کاربرد ویژه نظیر هدایتپذیری کوچکتر از 100 نانومتر است. جهت تولید نانوکامپوزیتهایی با کاربرد ویژه نظیر هدایتپذیری الکتریکی و خواص نوری، انواع نانوذرات کروی پیشنهاد میگردد [52].

21
1-14- معرفی پلی وینیل الکل
پلی وینیل الکل (PVA) یکی از پلیمرهای سازگار با طبیعت و محلول در آب است که دارای خواص بسیار عالی و همچنین خواص امولسیون کننده در محیط میباشد. مقاومت بسیار عالی شیمیایی و خواص فیزیکی پلی وینیل الکل باعث استفاده بسیار وسیع این رزین در صنعت شد.این پلیمر یک چسب بسیار مرغوب بوده و مقاومت بسیار خوبی در مقابل حلالها، روغن و گریس دارد. فیلم تهیه شده از پلی وینیل الکل، قدرت کشسانی بسیار عالی داشته و مقاومت ویژه آن نیز بسیار بالا است. ساختار شیمیایی پلی وینیل الکل در شکل (1-1) آمده است [61].

شکل (1-1)- فرمول شیمیایی پلی وینیل الکل

پلی وینیل الکل اولین بار از طریق افزودن آلکیل به محلول شفاف الکلی پلی وینیل استات، کشف شد. که پلی وینیل الکل به رنگ عاجی به دست آمد. پلی وینیل الکلPVA ، یک پلیمر پلی هیدروکسی است که بیشترین حجم تولید رزین مصنوعی، از نوع محلول در آب است که در جهان تولید میشود. PVA به صورت تجارتی از هیدرولیز پلی وینیل استات تولید میشود. زیرا منومر وینیل الکل، نمیتواند با درجه خلوص و هیدرولیز بالا تبدیل به پلی وینیل الکل شود. عمدهترین کاربردهای PVA در آهارزنی منسوجات، چسبها، تهیه کلوئیدهای محافظ برای پلیمریزاسیون امولسیونی، تهیه الیاف و تهیه پلی وینیل بوتیرات و آهارزنی کاغذ می باشد [61].
22
همچنین مصرف عمده PVA در تهیه افزودنیهای بتونی و اتصالات سیمانی در ساخت ساختمانها، در ساختمان آفتکشها،علفکشها و کودهای شیمیایی میباشد و در مقدار کمتری از موارد فوق به عنوان امولسیون ساز در موارد آرایشی، پوششهای محافظ موقت، بالا بردن چسبندگی خاک برای جلوگیری از فرسایش خاک و در کاغذ عکاسی کاربرد فراوانی دارد. پلی وینیل الکل اولین بار توسط برگ، هانل و هرمان در سال 1932 ساخته شد و از واکنش مبادله استر به دست آمد [61].
خواص PVA بستگی به درجه پلمیریزاسیون و درصد هیدرولیز آن دارد. خواص PVA نظیر مقاومت در برابر آب، قدرت کشش، مقاومت در برابر پارگی در برابر حلال با افزایش درصد هیدرولیز افزایش مییابد. اما انعطاف پذیری، خواص چسبندگی و توانایی تفرق کاهش مییابد. بالا رفتن وزن مولکولی (یا درجه پلمیریزاسیون) منجر به افزایش ویسکوزیته محلول، قدرت کشش، توانایی تفرق، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر پارگی میشود. درحالیکه درصد هیدرو.لیز به راحتی میتواند در خلال واکنش هیدرولیز کنترل شود. درجه پلیمریزاسیون PVA به میزان زیادی بستگی به شرایط پلیمریزاسیون پلی وینیل استات دارد. معمولاً درجه پلیمریزاسیون هنگام هیدرولیز پلی وینیل استات PVAC به PVA کاهش مییابد. این مسئله ناشی از شکستن شاخههای فرعی بین PVA و حلقههای استر میباشد [61].
1-14-1-خواص فیزیکی پلی وینیل الکل
خواص نهائی پلی وینیل الکل به نحوه پلیمریزاسیون پلی وینیل استات اولیه و هیدرولیز آن، نحوه خشک کردن و دانه بندی آن وابسته است.
1-14-1-1- نقطه ذوب و تبلور
توانایی بلور شدن PVA، تنها خاصیت بسیار مهم فیزیکی این پلیمر است که میتواند مقدار حلالیت آن در آب، قدرت کشش، مقاومت آن در برابر اکسیژن و خواص ترموپلاستیک آن را کنترل نماید به همین دلیل این خاصیت به عنوان یک نقطه مرکزی و اصلی مورد توجه محققین دانشگاهی و صنعتی قرار گرفته است. درجه تبلور این پلیمر با دانسیته و حلالیت آن رابطه مستقیمی دارد [61].
23
اندازه نقطة ذوب پلی وینیل الکلی که کاملاً هیدرولیز شده است بین 220 و 267 درجه سانتیگراد است. تعیین دقیق نقطه ذوب کریستالها از روش معمولی، به دلیل تجزیه شدن کریستالها در دمای بالای 140 درجه سانتیگراد، کار مشکلی است. نقطه ذوب پلیمر وینیل الکل را میتوان به همراه یک رقیق کننده مناسب یا یک کومنومر که کمتر تحت تأثیر دما قرار بگیرد، به دست آورد و سپس نقطه ذوب PVA کاملاً هیدرولیز شده را با مقایسه مقادیر اندازه گیری شده، در حالت بدون رقیق کننده محاسبه نمود. که با این روش نقطه ذوب مطمئنتری به دست میآید، نقطه ذوب تعیین شده به روش فوق برای PVA تجارتی که بیش از 99 درصد آن هیدرولیز شده است. در حدود 255 تا 267 درجه سانتیگراد تعیین شده است [61].
1-14-1-2- دمای شیشهای شدن
دمای شیشهای شدن (Tg) برای پلی وینیل الکل با جرم مولکولی بالا که کاملاً هیدرولیز شده است در حدود 85 درجه سانتیگراد تعیین شده است.
1-14-1-3- قابلیت انحلال
پلی وینیل الکل فقط در حلالهای بسیار قطبی حل میشود مثل آب، دی متیل سولفوکساید، استامید، گلیکول و دی متیل فرمامید. مقدار قابلیت انحلال در آب تابع درجه پلیمریزاسیون (DP) و مقدار هیدرولیز شدن پلی وینیل الکل است. یعنی وینیل الکل کاملاً هیدرولیز شده، تنها در آب داغ و آب جوش حل میشود هرچند که پس از حل شدن میتوان آن را در دمای اطاق نیز نگهداری نمود پلیمرهایی که به صورت جزیی هیدرولیز شدهاند در دمای اتاق به سادگی حل میشود ولی آن قسم از پلیمرهایی که بین 80-78 درصد هیدرولیز شدهاند فقط در آب با دمای 40-10 درجه سانتیگراد حل میشوند. بالاتر از 40 درجه سانتیگراد، محلول کدر شده و در ادامه پلی وینیل الکل ته نشین میشود. گروههای هیدروکسیل در پلی وینیل الکل که شرکت دارند پیوندهای هیدروژنی قوی را در درون و بین مولکولهای پلیمر ایجاد میکنند که قابلیت حل شدن را در آب کاهش میدهند.

24
حضور گروههای استات در مابین مولکولهای پلی وینیل الکل در پلیمرهایی که هیدرولیز جزئی شدهاند، باعث کاسته شدن پیوندهای هیدروژنی در درون مولکول شده و این امر باعث افزایش حلالیت در دماهای پایینتر میشود [61].

1-15-تخریب پلیمرها
تخریب پلیمرها از دیر زمان مورد شناخت بوده است. از بین رفتن سلولز در چوب، لاستیک در تایر ماشینها و ترک خوردن و زرد شدن فیلمهای نقاشی، از معدود مثالهای معمولی هستند که میتوان نام برد. انواع فرایندهای تخریبی، بسته به شرایط محیطی که یک پلیمر در آن مورد استفاده قرار میگیرد تا تاریخچه ساخت و ساختمان پلیمر مربوطه فرق میکنند. اینها همگی نقش مکملی را در کنترل مرحله تعیین کننده سرعت کلی تخریب ایفا میکنند [62].
تخریب و اکسایش پلیمرهای طبیعی اگرچه مدتهاست که شناخته شدهاند، اما با گونههایی که در طبیعت به وجود میآیند پیچیده هستند. پشم وسلولز از این نظر انگشتنما هستند، به طوری که درک ما از مکانیسمهای اصلی تخریب آنها به مراتب مغشوشتر است و راجع به آنها کم میدانیم. با ورود استرهای سلولزی مسائل تخریبی دیگری مثل قابلیت شعلهوری و ناپایداری از نظر هیدرولیز شدن و رها شدن اسیدها آشکار گردیدند. با ورود ترموپلاستیکهای مصنوعی نوین مسائل جدید بسیاری آشکار گردیدند، چون که هر یک در نوع و پیچیدگی تخریب فرق میکنند. مثلاٌ در حالی که پلی متیل متا کریلات در دماهای بالا تقریباٌ 100% به منومر واپلیمریزه31 میشود، PVC با یک مکانیسم سلسلهوار32 تخریب میشود و تولید مواد پلیمری سیرنشده و بخارات اسید کلریدریک میکند [63].
در مقایسه با مواد آلی کوچک مولکول اکثر مواد پلیمری بایستی در دماهای متوسط و یا کمی بالاتر از دمای ذوب خود پایدار باشند. وزن مولکولی بزرگ پلیمرها چیزی است که خواص آنها را نتیجه میدهد.
بنابراین هر عاملی که باعث تغییر دادن وزن مولکولی پلیمرها شود، میتواند خواص آنها را به طور قابل ملاحظهیی تغییر دهد. مقادیر بسیار اندک از ناخالصیها و آلایندهها و انواع بینظمیهای ساختمانی اغلب در سبب شدن و یا تشدید کردن تخریب یک زنجیر پلیمری مسئول هستند. در خیلی از مواد پلیمری هیدروپراکسیدها اغلب یکی از مهمترین اجزا شروع کننده تخریب و واکنشهای اکسایشی به حساب میآیند [64].
1-15-1-انواع تخریب
1-15-1-1-تخریب حرارتی
این نوع تخریب هنگام فرایند کردن و یا به کارگیری پلیمرها در دماهای بالا رخ میدهد و ممکن است با اکسایش توام باشد و یا این که بدون دخالت اکسیژن صورت میگیرد.
1-15-1-2-تخریب مکانیکی
این نوع تخریب بر اثر وارد شدن نیرو و شکست فیزیکی رخ میدهد. در اینجا گسست زنجیری نیز ممکن است اتفاق بیفتد.
1-15-1-3-تخریب با آب (تخریب هیدرولیکی)33
این فرایند در پلیمرهایی رخ میدهد که دارای گروههای فعال حساس به آب میباشند، به ویژه آنهایی که رطوبت زیادی به خود میگیرند [65].
1-15-1-4-تخریب با امواج مافوق صوت34
استفاده از صوت با فرکانسهای خاص میتواند باعث شود که زنجیرهای یک پلیمر مرتعش شده و پاره شوند.

1-15-1-5-تخریب شیمیایی
در این مورد مواد شیمیایی خورنده و یا گازهایی نظیر اکسیژن و اوزون میتوانند به عوامل ساختمانی یک پلیمر حمله نموده و باعث پاره شدن زنجیر مولکولی و اکسایش آن شوند.
1-15-1-6-تخریب با تشعشع35
در برابر نور خورشید و یا تشعشعات پرانرژی خود پلیمر و یا ناخالصیهای یک پلیمر اشعه جذب کرده و موجب واکنشهایی میشوند که منجر به افت خواص میشوند. در مورد تشعشعات پرانرژی زنجیرهای مولکولی پلیمر مستقیماٌ پاره میشوند [66].
1-15-1-7-زیست تخریب شدن36
زیست تخریب شدن فرایندی است که به موجب آن باکتریها، قارچها و مخمرها و آنزیمها بستری را به عنوان منبع غذایی مورد استفاده قرار میدهند. به طوری که شکل اولیه آن محو میشود. تحت شرایط مناسب از رطوبت، دما و فراهم بودن اکسیژن زیست تخریب شدن فرایندی نسبتاٌ سریع است، مدت زمان 2 الی 3 سال برای تحلیل رفتن و محو

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید