ین بخش برای بررسی چگونگی توزیع فازهای MTPS و SEPS به مطالعه مورفولوژی نمونههای ساخته شده از آمیزههای مختلف SEPS/MTPS پرداخته شد. مطالعه مورفولوژی به کمک آزمون SEM انجام شده است. کسر حجمی و گرانروی از عوامل اثر گذار بر روی مورفولوژی آمیزهها محسوب میشوند. دنسی و پورتر[83] نشان دادهاند که برای شرایط فرایندی مشابه، مورفولوژی آمیزه توسط ترکیب درصد و اختلاف گرانروی اجزاء تعیین میشود. به عبارتی دیگر، پیوستگی یک فاز از طریق کسر حجمی زیاد و گرانروی پایین فراهم میشود. شکل4-8 ریز نگارهای آمیزههای مختلف را نشان میدهد. شکل سمت چپ ریز نگارهای آمیزهها بدون خارج کردن فاز MTPS از ماتریس و شکل سمت راست ریز نگارهای آمیزهها با خارج کردن فاز MTPS از فاز SEPS را نشان میدهد. حفرههای سیاه رنگ موجود در تصاویر سمت راست مربوط به فاز MTPS هستند که توسط حلال اسید کلریدریک استخراج شدهاند. برای آمیزههای با درصد وزنی پایین MTPS (wtMTPS%10( مورفولوژی قطره – ماتریس مشاهده میشود. در ترکیبات غنی از SEPS فاز MTPS در ماتریس SEPS پراکنده شده است. با افزایش مقدار MTPS در آمیزهها قطرات کشیده تر شدتا این که در آمیزه MTPS%50SEPS/ یک مورفولوژی هم پیوسته که در آن هر دو جزء پیوسته هستند دیده میشود. با افزایش مقدار MTPS، اندازه حفرات افزایش مییابند. این امر میتواند به علت تجمع حفرات با افزایش تعداد آنها و ناشی از افزایش مقدار MTPS باشد.

(الف)

(ب)

(ج)

(د)
شکل4- 8- عکسهای SEM برای (الف)MTPS%10SEPS/، (ب) MTPS%30SEPS/، (ج) MTPS%40SEPS/ و (د) MTPS%50SEPS/
مقادیر عددی میانگین اندازه حفرات برایی نمونههای مورد بررسی با استفاده از روابط زیر [84, 85]محاسبه و در جدول 4-2 فهرست شده است.
Dn = (??NiDi)/(??Ni)

Dw = (??NiDi^2 )/(??NiDi)

که در این روابط Dn و Dw به ترتیب متوسط عددی و متوسط وزنی اندازه حفرات، N تعداد حفرات و D اندازه قطر هر حفره است. در شکل 4-9 توزیع اندازه فازی MTPS در SEPS برای آمیزههایی با 10، 30، 40 و 50 درصد وزنی MTPS نشان داده شده است. همان طور که مشاهده میشود با افزایش درصد وزن MTPS توزیع اندازه فازی پهن تر میشود. افزایش سایز فازها و پهن شدن توزیع اندازه فازی MTPS، چسبندگی بین سطحی ضعیف آمیزههای SEPS/MTPS را نشان میدهد و این گواهی بر ناسازگاری دو پلیمر است. در آمیزه MTPS%50SEPS/ تعیین سایز واقعی MTPS دشوار است زیرا یک مورفولوژی هم پیوسته تشکیل شده است.
جدول4- 2- اندازه حفرات MTPS در آمیزههای SEPS/MTPS
Dw(µm)
Dn(µm)
Sample
54/2
16/0±77/1
MTPS%10SEPS/
24/7
49/0±45/4
MTPS%30SEPS/
58/16
32/1±34/9
MTPS%40SEPS/
58/18
95/1±21/15
MTPS%50SEPS/

شکل4- 9 توزیع اندازه فاز MTPS

بررسی اثر اصلاح نشاسته بر امتزاج پذیری آمیزههای SEPS-TPS
برای بررسی امتزاج پذیری و اثر اصلاح نشاسته بر آن آزمون دینامیکی- مکانیکی(DMTA)، میکروسکوپ الکترونی پویشی و بررسی خواص مکانیکی آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS استفاده شد.
بررسی نتایج آنالیز دینامیکی – مکانیکی
آزمون DMTA پاسخ یک ماده ی مشخص در برابر تنش های نوسانی ( کشش- پیچش) را به صورت تابعی از دما بدست می آورد. یکی از کاربردهای این آزمون اندازه گیری دمای انتقال شیشه ای ) Tg ) می باشد. اطلاعات حاصل در بررسی امتزاج پذیری آمیزه های پلی (استایرن- بلاک- اتیلن پروپیلن- بلاک-استایرن)/ نشاسته مختلف می تواند با این روش مورد استفاده قرار گیرد. حالت های مختلفی که در بررسی امتزاج پذیری به وسیله ی DMTA ممکن است پیش بیاید سه حالت زیر می باشد.
(الف) در یک آمیزه ی پلیمری که از دو جزء مختلف تشکیل شده است اگر دو جزء کاملا امتزاج پذیر باشند فقط یک Tg در منحنی مدول و اتلاف مشاهده می شود که بسته به مقدار اجزاء بین Tg دو جزء می باشد. در این حالت دو جزء صد در صد باهم سازگارند.
(ب) وقتی دو جزء سازگاری نسبی باهم دارند. در منحنی مدول و اتلاف دو Tg مشاهده می شود که بسته به میزان امتزاج پذیری دو جزء در یکدیگر، Tg ها به سمت هم جابجا خواهند شد. هرچه Tg ها بیشتر به سمت همدیگر نزدیک شوند نشاندهنده ی سازگاری بیشتر است.
(ج) در این حالت دو جزء کاملا امتزاج ناپذیرهستند و دو Tg دقیقا در محل Tg هر یک از اجزاء دیده خواهد شد. در این حالت گفته می شود که دو جزء با یکدیگر ناسازگارند. انتقالاتی که پایین تر از دمای انتقال شیشه ای رخ می دهند، مربوط به حرکات گروه های جانبی زنجیره های پلیمری می باشند و آسودگی ?69 نامیده می شوند.
همانطور که گفته شد نشاسته از دو جزء آمیلوز خطی و آمیلوپکتین شاخه دار تشکیل شده است و Tg نشاسته مربوط به حرکتهای زنجیرهای آمیلوپکتین می باشد. در شکل4-10 (الف) منحنی مدول ذخیره و اتلاف نمونه SEPS آورده شده است. این نمونه به خاطر ساختار دو فازی خود دارای دو پیک اتلاف میباشد. اولین پیک در دمای c?50- همراه با افت مدولی فاحش نمایان میشود. این پیک مربوط به Tg جزء الاستومری نمونه یعنی اتیلن پروپیلن است. دومین پیک در دمای c?100 و همراه با افت مدولی ناچیز رخ میدهد که نشان دهنده Tg فاز پلی استایرن این الاستومر گرمانرم میباشد. علت افت مدول ناچیز در دمای c?100 میزان کم پلی استایرن(wt%7) در نمونه SEPS مورد استفاده در این تحقیق میباشد. در شکل4-10 (ب) منحنی مدول ذخیره و اتلاف آمیزه TPS%50SEPS/ نشان داده شده است. پیک اتلاف مشاهده شده در دمای c?50- مربوط به Tg جزء اتیلن پروپیلن آمیزه میباشد و پیک دیگری در دمای حدود c?80 قابل مشاهده است مربوط به Tg آمیلوپکتین نشاسته میباشد. علت عدم نمایان شدن پیکی در دمای c?100 مربوط به فاز پلی استایرن را میتوان همپوشانی این پیک با پیک نشاسته بیان کرد. در شکل4-10 (ج) منحنی مدول ذخیره و اتلاف آمیزه MTPS%50SEPS/ آورده شده است. افت مدول در حوالی دمای c?60 دمای انتقال شیشهای نشاسته را نشان میدهد. اصلاح نشاسته توسط قرار دادن گروههای مالئیک انیدرید بر زنجیره نشاسته سبب کاهش دمای انتقال شیشهای نشاسته در آمیزه MTPS%50SEPS/ نسبت به آمیزه TPS%50SEPS/ شده است که این امر بیان کننده بالا رفتن امتزاج پذیری دو فاز در اثر اصلاح نشاسته میباشد. به دلیل اصلاح فاز نشاسته و ایجاد سازگاری نسبی با SEPS، دمای انتقال شیشهای SEPS تغییری نکرده است. در جدول4-3 Tg هر یک از اجزاء آمیزههای مختلف آورده شده است.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   منابع پایان نامه درمورد گرمایی، توزیع، لیزری

(الف)

(ب)

(ج)
شکل4- 10- منحنیهای مدول ذخیره و اتلاف بر حسب دما نمونههای (الف) SEPS، (ب) SEPS/50%TPS و (ج) SEPS/50%MTPS
جدول4- 3- دمای انتقال شیشهای SEPS، SEPS/50%TPS و SEPS/50%MTPS.
Tg3 (°C)
Tg2 (°C)
Tg1 (°C)
Sample

100
50-
SEPS
89

50-
SEPS/50%TPS
64
100
50-
SEPS/50%MTPS
Tg1 مربوط به جزء الاستومر ، Tg2 جزء استایرن و Tg3 جزء نشاسته آمیزه

برای مقایسه بهتر اثر اصلاح نشاسته بر روی میزان جابهجایی دمای انتقال شیشهای، در شکل4-11 و 4-12 منحنیهای مدول و اتلاف آمیزهها در محدوده دمایی c?100- تا c?150 به صورت مجزا در یک نمودار آورده شده است.

شکل4- 11- منحنی Tan? آمیزههای SEPS، SEPS/50%TPS و SEPS/50%MTPS در محدوده دمایی C°120- تا C°150

شکل4- 12- منحنی تغییرات مدول ذخیره نمونههای SEPS، SEPS/50%TPS و SEPS/50%MTPS با دما

میکروسکوپ الکترون پویشی(SEM)
یکی از راههای بررسی امتزاج پذیری آمیزههای مختلف استفاده از SEM میباشد. آمیزههای پلیمری با مورفولوژی قطره – ماتریس دارای دو فاز پراکنده و ماتریس می باشند. هر چه سازگاری دو فاز بیشتر شود نتیجه بهبود خواص فیزیکی-شیمیایی آمیزه را به همراه دارد. افزایش سازگاری فاز پراکنده و ماتریس می تواند با اصلاح یکی از فازها یا از طریق استفاده از سازگارکننده صورت گیرد. واکنش مالئیک انیدرید با گروههای هیدروکسیل نشاسته سبب از بین رفتن ساختار بلوری نشاسته ذرت طبیعی و ایجاد فضایی بین زنجیرههای نشاسته و نفوذ راحتتر زنجیرههای SEPS درون نشاسته میشود. در شکل4-13 ریزنگار آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS نشان داده شده است. در آمیزه SEPS/TPSتجمع ذرات نشاسته مشاهده میشود در صورتی که در آمیزه SEPS/MTPS ، اصلاح نشاسته باعث کاهش اندازه ذرات نشاسته شده و ازتجمع ذرات نشاسته جلوگیری کرد. اصلاح نشاسته سبب میشود، فرآیند اختلاط MTPS و SEPS در حالت مذاب صورت گیرد و یکتواختی آمیزه افزایش یابد. گلیسرول نمیتواند ساختارهای بلوری نشاسته ذرت طبیعی را از بین ببرد به همین دلیل فرآیند آمیزه سازی TPS با SEPS در حالت کاملاً مذاب اتفاق نمیافتد. به همین دلیل سایز ذرات نواحی نشاسته در آمیزههای SEPS/TPS بیشتر از SEPS/MTPS شد. کوچک تر بودن اندازه ذرات نشاسته و همچنین پخش بهتر آنها در آمیزههای SEPS/MTPS نسبت به SEPS/TPS نشان دهنده سازگاری بالاتر نشاسته اصلاح شده با ماتریس پلیمری در مقایسه با نشاسته اصلاح نشده و در نتیجه امتزاج پذیری بیشتر این آمیزهها میباشد. بنابراین این نتایج با نتایج به دست آمده در آزمون DMTA مطابقت میکند.

ب

الف

د

ج
شکل4- 13- ریزنگار (الف) آمیزه SEPS/10%MTPS، (ب) SEPS/10%TPS، (ج) SEPS/30%MTPS و (د) SEPS/30%TPS
بررسی امتزاج پذیری آمیزهها با استفاده ازآزمون کشش
همانطور که در بخش خواص مکانیکی بحث شد، در آمیزههای پلیمری، چسبندگی فازی عامل تاثیرگذار بر استحکام کششی است. هر چه سازگاری دو فاز کم و کلوخه شدن فاز پراکنده بیشتر باشد نشان دهنده چسبندگی ضعیف بین دو فاز است. چسبندگی ضعیف بین فازها سبب عدم انتقال تنش موثر در فصل مشترک فازها میشود. در نتیجه فصل مشترک به عنوان ناحیه ضعیفی از آمیزه، نقشی موثر در کاهش استحکام کششی ایفا میکند.
از آزمون مکانیکی در حالت کشش برای بررسی امتزاج پذیری آمیزههای SEPS/MTPS در مقایسه با آمیزههای SEPS/TPS استفاده شد.مقایسه این نتایج در جدول4-4 آورده شده است.

جدول4- 4- نتایج آزمون کشش آمیزههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS
Tensile Modulus (MPa)
Strain at break (%)
Tensile Strength (MPa)
Sample
6/0±21/7

6/0±17/6
36±551

34±293
3/1±16/9

1±07/2
SEPS/10%MTPS

SEPS/10%TPS
4/1±04/11

7/0±48/9
18±487

4±279
6/0±06/6

1/0±87/1
SEPS/30%MTPS

SEPS/30%TPS
4/3±83/13

8/0±67/10
28±391

9±190
4/0±88/4

2/0±55/1
SEPS/40%MTPS

SEPS/40%TPS
9/2±94/32

8/0±41/18
23±264

13±63
4/0±08/3

08/0±9/0
SEPS/50%MTPS

SEPS/50%TPS

شکلهای4-14، 4-15 و 4-16 به ترتیب نمودار استحکام کششی، کرنش تا شکست و مدول کششی را برای نمونههای SEPS/MTPS و SEPS/TPS نشان میدهند. همان طور که مشاهده میشود، آمیزههای SEPS/MTPS دارای خواص مکانیکی بهتری نسبت به SEPS/TPS میباشند. که بیان گر اثر اصلاح نشاسته در افزایش سازگاری دو فاز آمیزه SEPS/MTPS نسبت به میباشد. این نتیجه با نتایج آزمون دبنامیکی- مکانیکی در توافق است. اصلاح نشاسته توسط مالئیک انیدرید سبب به هم ریزی ساختار بلوری نشاسته طبیعی و افزایش فاصله مابین نواحی بلوری و در نتیجه ایجاد فضایی بین زنجیرهها در MTPS شد(بخش4-2-1). این امر باعث نفوذ بیشتر زنجیرههای SEPS درون زنجیرههای MTPS نسبت به TPS و در نتیجه آن پخش بهتر MTPS در ماتریس پلیمری گردید. همچنین اصلاح نشاسته توسط مالئیک

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید