نقش‌هاي مختلف خاك‌رس آلي اصلاح شده در كنترل‌ سازوكار تغييرشكل ماتريس‌هاي پليمري

Different Rols of Modified Organoclay in Deformation Mechanism Control of Polymeric Matrices

در اين پژوهش سعي شده است كه اثرتقويت‌كننده نانومتري خاك‌رس آلي اصلاح شده در كنترل سازوكار تغييرشكل پلاستيك در ماتريس­‌هاي پليمري كه سازوكارهاي متفاوتي دارند، در شرايط بارگذاري ايستا به‌‌طور اسلوب‌مند بررسي شده تا ارتباط ساختار و سازوكار تغييرشكل پلاستيك در اين دسته از مواد مشخص شود. نانوكامپوزيت‌ها پلي‌پروپيلن و پلي‌استيرن به همراه مقادير مختلف مونت‌موريلونيت اصلاح شده به روش اختلاط مذاب با استفاده از اكسترودر دوپيچي به همراه سامانه تغذيه گرسنه و نيز ماتريس اپوكسي به روش پليمريشدن درجا تهيه شدند. ساختار نانوكامپوزيت‌ها و سازوكار تغييرشكل پلاستيك در هريك از اين سامانه‌ها بررسي شد. براي بررسي ساختار سامانه‌ها از روش‌هاي XRD و TEM و براي بررسي سازوكار تغييرشكل پلاستيك نانوكامپوزيت‌ها از ميكروسكوپي نوري انعكاسي و عبوري استفاده شد. نتايج آزمون‌ها نشان داد، در سامانه اپوكسي (سيلان برشي سازوكار غالب است) ذرات خاك‌رس به عنوان مراكز ابتدايي براي ايجادشدن نوارهاي برشي عمل مي‌كنند. به عبارت ديگر، اين ذرات باعث سهولت در سازوكار سيلان برشي در سامانه اپوكسي مي‌شوند. اين در حالي است كه در سامانه پلي‌استيرن (ترك‌زايي سازوكار غالب است) ذرات خاك‌رس به عنوان مراكز ابتدايي براي ايجاد‌شدن ترك‌زايي عمل مي‌كنند و باعث تبديل‌شدن سازوكار ترك‌زايي از موضعي به توده‌اي مي‌شوند. همچنين نتايج نشان داد، در سامانه پلي‌پروپيلن (احتمال وجود هر دو نوع سازوكار است) ذرات خاك‌رس با توجه به شرايط و ساختاري كه در ماتريس دارند مي‌توانند باعث سهولت يا به تاخيرافتادن هر دو سازوكار سيلان برشي و ترك‌زايي شوند.

The effect of organically modified clay on the structure and deformation mechanism of polymeric matrices was investigated. For this purpose, the role of organoclay in deformation control of polymeric matrices, with different deformation mechanisms, has been studied methodically in order to determine a relationship between the structure and deformation mechanisms. In this respect polypropylene and polystyrene composites systems were designed using montmorillonite through melt intercalation technique using a twin, co-rotating extruder with starve feeding system. Also an epoxy was employed to design a nanocomposite system prepared by in-situ polymerization technique. The structure and deformation mechanism of nanocomposites were investigated using appropriate techniques. X-Ray diffraction and transmission electron microscopy were used to explore the structure of various systems while, the reflection and transmission optical microscopy were used in order to study their corresponding deformation mechanisms. The bulk polymer was also studied for its deformation mechanism by reflection optical microscopy and the notch tip of the samples were examined by transmission optical microscopy. The results of experiments showed that organoclays acted as initiator sites for shear yielding mechanism as the dominant deformation mechanism in epoxies. It may be noted that, these particles may act as initiator sites for crazing, the dominant deformation mechanism of polystyrene, and alter the mechanism from local to massive. In polypropylene systems, which may exhibit both shear yielding and crazing organoclays can facilitate or postpone both mechanisms in different conditions, related to PP morphology and other conditions.