اثر آرايش يافتگي زنجير بر رفتار انتقال حلال در نانوكامپوزيت هاي لاستيك طبيعي- نانورس

The eEffect of chain orientation on solvent transport properties of natural rubber-nanoclay nanocomposites

در اين پژوهش اثرآرايش يافتگي زنجيرها و نانولايه هاي سيليكاتي بر رفتار انتقال حلال در لاستيك طبيعي مورد بررسي قرار گرفت. با استفاده از مفهوم شبكه دوگانه، آرايش يافتگي زنجيرهاي لاستيك طبيعي در حضور نانولايه هاي سيليكاتي وهمچنين عدم حضور نانولايه هاي سيليكاتي مطالعه شد. در اين راستا، با اعمال كرنش كششي در مرحله پخت آميزه ها، آرايش يافتگي مورد نظر در آميزه ها ايجاد و اثر اين آرايش يافتگي بر رفتار جذب حلال لاستيك طبيعي و نانوكامپوزيت هاي آن مطالعه شد. ميزان آرايش يافتگي زنجيرهاي لاستيك طبيعي با استفاده از آزمون تورم ناهمسانگرد و آزمون پراش پرتو ايكس و همچنين مطالعات ريخ تشناسي بررسي شد. ويژگي هاي انتقال حلال از جمله ضريب نفوذ، جذب و تراوايي تولوين در لاستيك طبيعي و نانوكامپوزيت هاي آن سنجيده شد. اثر دما بر فرايند انتقال حلال در نانوكامپوزيت هاي توليدي در گستره دمايي 25 تا 45 درجه سانتي گراد بررسي و وابستگي دمايي ضرايب نفوذ، تراوايي و نوع سازوكار نفوذ مشخص شد. همچنين عامل هاي ترموديناميكي از جمله انرژي فعال سازي، تغييرهاي آنتالپي و آنتروپي براي فرايند انتقال حلال در نانوكامپوزيت هاي توليدي بررسي شد. تغييرهاي آنتالپي براي فرايند جذب حلال در لاستيك طبيعي خالص نشان دهنده غالب بودن سازوكار جذب از نوع هنري بوده، درحالي كه افزودن نانورس به لاستيك طبيعي سبب تغيير سازوكار به سازوكار لانگميرمي شود. بر اساس رفتار انتقال حلال در لاستيك طبيعي، صورت بندي زنجيري و همچنين ريزساختار نانوكامپوزيت هاي توليدي به طور غيرمستقيم بررسي شد. نتيجه ها نشان مي دهد كه آرايش يافتگي زنجيرهاي پليمري در حضور نانورس بيشتر بوده و همين امر اثر قابل توجهي بر رفتار نفوذپذيري لاستيك طبيعي دارد.

In this study, the effect of chain orientation and nanosilicate layers orientation on solvent transport behavior of natural rubber (NR) was studied. Using the double network concept, orientation of natural rubber chain in the presence of nanosilicate layers and absence of nanosilicate layers were studied. In this regard, desired orientation in compounds was created by the tensile strain in the vulcanization step and effects of orientation on solvent sorption of natural rubber nanocomposites were studied. Orientation of the natural rubber chains by using anisotropic swelling test and morphological studies (X-ray diffraction and transmission electron microscopy) were evaluated. Transport properties of solvent, such as diffusion, sorption and permeability coefficients of toluene in natural rubber nanocomposites were measured. The effect of temperature on the solvent transport in the prepared nanocomposites in temperature range of 25-45 °C was evaluated and temperature dependence of diffusion and permeability coefficients and diffusion mechanisms were identified. Also, thermodynamic parameters, such as activation energy, enthalpy and entropy changes for solvent transport process in prepared nanocomposites were investigated. Change of enthalpy for solvent sorption process in pure natural rubber presents dominant mechanism base on Henry type, while the addition of nanoclay into NR changes mechanism to the Langmuir mechanism. Base on solvent transport behavior of natural rubber, mode or state of chain and microstructure of prepared nanocomposites were evaluated indirectly. The results show that the chain orientation is more in the presence of nanoclay and this has a significant effect on the permeability behavior of natural rubber.