Abstract
A series of polymer–clay nanocomposites consisting of polystyrene (PS) and attapuglite (ATP) were prepared successfully. First, silane coupling agent containing aromatic tertiary amine groups was synthesized to functionalize ATP (M-ATP). Then, PS nanocomposites with varied clay loadings were prepared via in situ suspension polymerization process with a redox initiation system consisting of aromatic tertiary amine and benzoyl peroxide. The synthesis of silane coupling agent and functionalization of ATP were confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy, proton nuclear magnetic resonance spectra, and X-ray photoelectron spectroscopy. Mechanical properties, morphology, thermal stability, and rheological behavior of nanocomposites were investigated to illuminate the effects of M-ATP on the structure and properties of nanocomposites. Field-emission scanning electron microscope images revealed an ideal dispersion of M-ATP and an enhanced toughness of nanocomposites. The improved interface interaction between M-ATP and PS matrix endowed the nanocomposites with outstanding mechanical properties and thermal stability. The formation of hybrid network in the nanocomposites containing 3 wt % M-ATP resulted in higher complex viscosity (η*), storage modulus (G′), and lower loss factor (tanδ) compared with the pristine PS and PS/ATP nanocomposites
چکیده
مجموعه ای از نانوکامپوزیت های پلیمر-رُس متشکل از پلی استایرن (PS) و آتاپولژیت (ATP) بطور موفق تهیه شدند. ابتدا، عامل جفت کنندة سیلان حاوی گروه های آمین آروماتیک نوع سوم برای عاملدار کردن ATP (M-ATP) سنتز شد. سپس، نانوکامپوزیت های PS با مقدار رُس مختلف از طریق فرایند پلیمریزاسیون تعلیقی درجا با سیستم آغازگر اکسایش کاهشی متشکل از آمین آروماتیک نوع سوم و بنزوئیل پر اکسید تهیه شدند. سنتز عامل جفت کنندة سیلان و عاملدار کردن ATP با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه، طیف پروتون رزونانس مغناطیسی هسته، و طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس تأیید شد. خواص مکانیکی، مورفولوژی، پایداری حرارتی، و رفتار رئولوژیکی نانوکامپوزیت ها برای مشخص شدن اثر M-ATP روی ساختار و خواص نانوکامپوزیت ها بررسی شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی توزیع ایدهآل M-ATP و افزایش چقرمگی نانوکامپوزیت ها را نشان داد. بهبود برهم کنش بین سطحی بین M-ATP و ماتریس PS خواص مکانیکی و پایداری حرارتی عالی را برای نانوکامپوزیت ها به همراه داشت. تشکیل شبکة هیبریدی در نانوکامپوزیت های حاوی %3 وزنی M-ATP منجر به ویسکوزیتة کمپلکس (η*) و مدول ذخیرة (G') بالاتر، و ضریب اتلاف (tanδ) کمتر نسبت به PS خالص و نانوکامپوزیت های PS/ATP شد.
1-مقدمه
نانوکامپوزیت ها به عنوان دستة جدیدی از مواد با داشتن حداقل یک فاز با ابعاد بسیار ریز، به دلیل خواص بهبود یافته و کاربرد در صنعت در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. به عنوان مثال، استفاده از نانوذرات غیر آلی به دلیل مساحت بین سطحی در واحد حجم بالا می تواند بهبودهای قابل توجهی در خواص مکانیکی، حرارتی و دیگر خواص در مقایسه با مواد پلیمری آلی خالص ایجاد کند...