بررسي واكنش‌هاي تبادل استري آميخته پلي‌كربنات- پلي‌(بوتيلن ترفتالات) در مجاورت نانوخاك‌رس و اثر آن بر شكل‌شناسي آميخته

Transesterification Reactions in PC/PBT Blend inPresence of Nanoclay Particles and Their Effect onBlend Morphology

آميخته پلي‌كربنات- پلي‌(بوتيلن ترفتالات) (PC/PBT) از جمله آميخته‌هاي امتزاج‌ناپذير است كه واكنش تبادل استري رخ داده در سطح مشترك دو فاز آن مي‌تواند به عنوان سازگاركننده واكنشي عمل كند و موجب ريزترشدن شكل‌شناسي شود. هدف پژوهش‌ حاضر، بررسي واكنش تبادل استري آميختهPC/PBT در مجاورت نانوذرات خاك‌رس و بررسي اثر آن بر شكل‌شناسي نانوكامپوزيت است. بدين منظور، از سه نوع نانوذرات خاك‌رس به نام‌هاي تجاري كلويزيت 30B، 20A و 15A استفاده شد. نتايج آزمون طيف‌سنجي زيرقرمز تبديل فوريه در نانوكامپوزيت‌هاي حاوي كلويزيت 20A و15A نشان‌دهنده افزايش شدت واكنش تبادل استري در مجاورت نانوذرات خاك‌رس است. همچنين، نتايج آزمون پراش پرتو X با زاويه كوچك (SAXS) از نمونه‌هاي حاوي اين نانوذرات خاك‌رس، نشان‌دهنده افزايش فاصله صفحات نانوخاك‌رس در آنها و دستيابي به شكل‌شناسي يكپارچه در آميخته است. اين رفتار نشان‌دهنده وابستگي بين واكنش‌هاي بين‌فازي، شكل‌شناسي نانوذرات خاك‌رس و شكل‌شناسي آميخته به يكديگر است، نتايج حاصل از آزمون SAXS نشان‌دهنده تخريب گرمايي در نمونه‌هاي حاوي كلويزيت30B و كاهش فاصله بين صفحات نانوخاك‌رس در اين آميخته‌ها به دليل تخريب گرمايي است. ريزنگار ميكروسكوپ الكتروني پويشي اين آميخته‌ها، شكل‌شناسي قطره - ماتريس در تركيب درصد 30/70 از PC/PBT و شكل‌شناسي به‌هم پيوسته را در تركيب درصد 50/50 از PC/PBT نشان داد، با افزايش درصد نانوخاك‌رس شكل‌شناسي ريزتر شد. اگرچه كلويزيت 30B در شرايط فرايند تخريب شده و فاصله بين صفحات آن كاهش يافته بود، اما افزايش نانوخاك‌رس به دليل افزايش واكنش تبادل استري موجب ريزترشدن شكل‌شناسي در تركيب درصد 30/70 از PC/PBT و تبديل شكل‌شناسي به‌هم پيوسته به شكل‌شناسي ميكرو- به‌هم پيوسته در تركيب درصد 50/50 از PC/PBT شد. نتايج آزمون ديناميكي- مكانيكي- گرمايي كه مويد نزديك‌شدن دو دماي انتقال شيشه‌اي پليمرها بود نشان داد، واكنش تبادل استري از وجود نانوذرات اثر پذيرفته و روند بهبود آن در سازگاري بيشتر دو پليمر مشخص است. بنابراين، رفتار نمونه‌هاي حاوي اين نانوخاك‌رس نيز نشان‌دهنده ارتباط بين واكنش‌هاي بين‌فازي و شكل‌شناسي نانوذرات خاك‌رس بر شكل‌شناسي آميخته است

Recently, using nanoparticles in polymeric blend have been considered by many researchers a new epoch for generation of materials to meet different requirements in various industries such as car, sport, military, structure and electronic. The transesterification reaction in polyester blends during melt mixing plays an important role in the components compatibility, and the ultimate properties of the blend affected by this reaction. In this study the transesterification reaction in the blend of poly(butylene terephthalate) (PBT)/polycarbonate (PC) was studied at the presence of three commercial organic modified montmorillonite namely Cloisite 30B, Cloisite 20A and Cloisite 15A. The main difference among these nanoparticles is their surface chemical structures and initial gallery heights. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and small angel X-ray scattering (SAXS) analysis showed that tranesterification reaction was improved at the presence of Cloisite 20A and Cloisite 15A and an intercalation morphology was obtained. While in the samples containing Cloisite 30B a thermal degradation occurred and initial gallery of the nanoparticles was increased. Dynamical mechanical thermal analysis results revealed that by addition of nanoclay to polymer blend, the glass transition of polymers draw on to each other which means more compatibility has been obtained and transestrification reaction has been improved at presence of the nanoparticles. Scanning electron microscope (SEM) micrographs showed droplet-matrix morphology for PC/PBT: 70/30 ratio and co-continuous for PC/PBT: 50/50. By incorporation of nanoparticles the finer morphology was obtained in PC/PBT: 70/30 and co- continuous morphology changed to micro co-continuous in PC/PBT: 50/50.