Abstract

The morphology of immiscible 80/20 polypropylene/polyamide 6 (PP/PA) blends that contain different types of nanosilica and a compatibilizer agent was correlated with their linear and non-linear rheological behavior. Polypropylene grafted with maleic anhydride (PPgMA) was used as compatibilizer agent. Two types of modified silica nanoparticles were added to the blends, one hydrophilic (NSE) and the other hydrophobic (NSH). SEM and TEM microscopy were employed to observe the sea-island morphology of the 80/20 blends. The size of the PA droplets was reduced 12 times when the compatibilizer agent was added; and 25 times when hydrophobic nanosilica (NSH) was additionally included in the formulation. TEM results revealed that NSH particles are preferentially located at the PP-PA interface, whereas NSE particles remain inside the PA droplets. A good agreement between morphology and small amplitude oscillatory shear tests (SAOS) was observed. At low frequencies a suspension-like rheological behavior was identified for the blends containing nanosilica. The results at intermediate frequencies allowed the evaluation of the shape relaxation time of the droplets. Large amplitude oscillatory shear tests (LAOS) results correlate well with droplets size. The coalescence promoted by flow was investigated, and in the case of the neat binary blend, coalesced blends were obtained. Employing LAOS results determined by measuring blends with a wide range of droplet sizes, an inversely proportional function of a characteristic LAOS parameter with the diameter of the droplets was obtained

چکیده

رابطة بین مورفولوژی و رفتار رئولوژیکی خطّی و غیرخطّی مخلوط­ های امتزاج ­ناپذیر 80/20 پلی­پروپیلن/ پلی آمید 6 (PP/PA) حاوی انواع مختلف نانوسیلیکا و یک عامل سازگارکننده بررسی شد. پلی­پروپیلن پیوند زده شده با مالئیک انیدرید (PPgMA) به عنوان عامل سازگارکننده استفاده شد. دو نوع نانو ذرات سیلیکای اصلاح شده به مخلوط­ ها اضافه شد که یکی از آن­ها آبدوست (NSE) و دیگری آبگریز (NSH) بود. میکروسکوپی SEM و TEM برای مشاهدة مورفولوژی جزیره­ در دریا مخلوط­ های 80/20 استفاده شد. اندازة قطرات PA بعد از افزودن عامل سازگارکننده 12 برابر، و بعد از افزودن نانوسیلیکای آبگریز (NSH) تا 25 برابر کاهش یافت. نتایج TEM نشان داد که ذرات NSH در سطح مشترک PP-PA قرار گرفته­ اند، درحالیکه ذرات NSE در داخل قطرات PA باقی مانده ­اند. تطابق خوبی بین نتایج مورفولوژی و آزمون­ های برش نوسانی با دامنة کم (SAOS) مشاهده شد. در فرکانس ­های پایین یک رفتار رئولوژیکی تعلیق مانند برای مخلوط­ های حاوی نانوسیلیکا مشاهده شد. نتایج به دست آمده در فرکانس­ های متوسط امکان ارزیابی زمان تنش­زدایی شکل قطرات را فراهم کرد. رابطة خوبی بین نتایج آزمون­ های برش نوسانی با دامنة زیاد (LAOS) و اندازة قطرات مشاهده شد. انعقاد حاصل از جریان بررسی شد، و در مورد مخلوط دوتایی خالص، مخلوط­ های منعقد شده به دست آمد. با استفاده از نتایج LAOS به دست آمده برای مخلوط ­های دارای اندازة قطرات مختلف، یک رابطة معکوس بین پارامتر مشخصة LAOS و قطر قطرات به دست آمد.

1-مقدمه

مخلوط­ های پلیمری امتزاج­ ناپذیر مورفولوژی­ های متنوعی را نشان می­ دهند [1-3] که تعیین کنندة خواص نهایی ماده است [2-4]. با این حال، کشش بین سطحی این مخلوط­ های امتزاج ­ناپذیر بالا است و چسبندگی ضعیفی بین فازهای آن ­ها وجود دارد که باعث تضعیف خواص مکانیکی می ­شود [1,5]. بنابراین، سازگارسازی برای دستیابی به دیسپرسیون بهتر فاز جزئی، کاهش کشش بین سطحی و بهبود چسبندگی بین فازها مورد نیاز است [1,2,5]...