خواص نانوكامپوزيت هاي لاستيك نيتريل-خاك رس تهيه شده به روش پليمرشدن امولسيوني درجا بدون امولسيون كننده

Properties of Nitrile Rubber/Clay Nanocomposites Prepared by In-Situ Emulsifier-free Emulsion Polymerization

نانوكامپوزيت هاي لاستيك نيتريل ) NBR (-خاك رس، به روش پليمرشدن امولسيوني درجا بدون امولسيون كننده، در مجاورت خا كرس و 2-آكريل آميدو- 2-متيل پروپان سولفونيك اسيد ) )AMPS تهيه شدند و ساختار آنها با آزمون هاي پراش پرتو XRD) X ( و م كيروسكوپي الكتروني عبوري TEM( ( مطالعه شد. نتايج آزمون پراش پرتو X نشان داد، نانوكامپوزيت ها تا % 3 وزني خاك رس، ساختار ورقه اي شده دارند، اما در % 5 وزني ساختار نانوكامپوزيت به ورقه اي شده-ميان لايه اي تغ يير يافت. فاصله ميان لايه ها در شكل شناسي ميان لايه اي در نانوكامپوزيت حاوي % 5 وزني خاك رس به 1/8 nm افزايش يافت كه نسبت به خاك رس اوليه 0/61 nm افزايش نشان مي دهد. پايداري گرمايي نانوكامپوزيت ها با آزمون گرماوزن سنجي ) TGA ( مطالعه شد. براساس نتايج حاصل، پايداري گرمايي در تمام نانوكامپوزيت ها نسبت به نمونه فاقد خاك رس بهبود يافت و دماي شروع تخريب گرمايي نمونه ها با افزايش مقدار خاك رس بيشتر شد. بيشترين مقدار افزايش در پايداري گرمايي براي نمون ه نانوكامپوزيت حاوي % 5 وزني خاك رس با شكل شناسي ميان لايه اي ورقه اي شده به دست آمد. براساس نتايج آزمون كشش، استحكام مكانيكي نانوكامپوزيت ها بهبود چشمگيري را نشان داد، به گونه اي كه مدول و استحكام كشش در نانوكامپوزيت حاوي % 3 وزني خاك رس با ساختار ورقه اي شده، نسبت به NBR خالص به ترتيب 302 و % 219 افزايش يافت. بيشتربودن خواص مكانيكي در نمونه حاوي % 3 وزني خاك رس نسبت به نمونه حاوي % 5 وزني خاك رس به پراكنش بهتر نانوذرات خاك رس و تشكيل ساختار كاملاً ورقه اي شده نسبت داده شد. كرنش پارگي و سختي نيز در تمام نانوكامپوزيت ها نسبت به نمونه خالص افزايش يافت.

Nitrile rubber/clay nanocomposites were prepared via in-situ emulsifier-free emulsion polymerization technique in the presence of 2-acrylamido-2- methylpropane sulfonic acid (AMPS) and pristine sodium montmorillonite (Na-MMT). The morphology of the nanocomposites was studied using X-ray diffraction (XRD) patterns and transmission electron microscopy (TEM). The XRD results showed exfoliated morphology for the nanocomposites containing up to 3 wt% nanoclay and exfoliated-intercalated morphology for the nanocomposite containing 5 wt% nanoclay. The basal spacing of the nanocomposite, containing 5 wt% nanoclay, was increased to 1.8 nm, which was 0.61 nm wider than that obtained using pristine Na-MMT. Compared to neat rubber, the thermogravimetric analysis (TGA) revealed improvements in the thermal stability of all nanocomposite samples, in which the thermal degradation temperature was increased by increasing the clay content. The maximum increase in the thermal stability of the nanocomposites was obtained for the nanocomposite containing 5 wt% nanoclay with exfoliated-intercalated morphology. The tensile testing results showed remarkable improvements in the mechanical strength of the nanocomposites. In comparison with the neat nitrile rubber, the exfoliated nanocomposite, containing 3 wt% nanoclay, showed 302% and 219% increases in tensile modulus and tensile strength, respectively. The reason for improvement in mechanical properties of a nanocomposite, containing 3 wt% of nanoclay with respect to the nanocomposite containing 5 wt% of nanoclay, was related to the better dispersion of nanoclay platelets in the matrix and formation of exfoliated morphology. In addition, elongation-at-break and hardness were increased in the nanocomposites, when compared with the neat nitrile rubber.