بهبود خواص مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت اکسید گرافن اصلاح‌شده شیمیایی/پلی‌پروپیلن

Abstract

در این مطالعه به بررسی جامع نانوکامپوزیت پلی‌پروپیلن/اکسید گرافن پرداخته‌شده و اثرات تقویتی ذرات اکسید گرافن بر روی خواص مکانیکی و حرارتی پلیمر غیر‌قطبی پلی‌پروپیلن بررسی‌شده است. برای بهبود خواص پلی‌پروپیلن با استفاده از نانوذرات اکسید گرافن با دو چالش اساسی مواجه هستیم. اول، عدم توزیع مناسب نانوذره درون شبکه پلی‌پروپیلن. دوم، عدم چسبندگی مناسب بین نانوذره و زنجیره‌های پلیمری. در این کار ابتدا اکسید گرافن با استفاده از روش اصلاح‌شده هامر از گرافیت خام سنتز و سپس به‌منظور توزیع بهتر و همچنین افزایش چسبندگی بین اکسید گرافن و پلی‌پروپیلن گروه‌های 12 کربنی آلکیل طی یک واکنش ساده جانشینی هسته‌دوستی دومولکولی بر روی سطح اکسید گرافن نشانده می‌شود. اثبات وجود گروه‌های آلکیلی بر روی سطح اکسید گرافن با استفاده از نتایج طیف‌سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR) بررسی شد. جهت جلوگیری از کلوخه‌شدن اکسید گرافن آلکیل‌دارشده (AGO) در شبکه پلی‌پروپیلن، از روش اختلاط محلولی برای تهیه نانو‌کامپوزیت‌های PP/AGOبا درصد جرمی 0.1، 0.3 و 0.5% AGO استفاده‌شده است. عدم کلوخگی ذرات با استفاده از عکس‌برداری SEM به تأیید رسیده است. استحکام مکانیکی نانو‌کامپوزیت‌های تهیه‌شده با بررسی رفتار تنش-کرنش آن‌ها موردبررسی قرار گرفت و مشخص شد با افزودن 0.1، 0.3 و 0.5% از AGO به شبکه پلی‌پروپیلن مدول یانگ پلیمر به ترتیب 20، 30 و 34% افزایش پیدا می‌کند. پایداری حرارتی نیز با استفاده از آنالیز وزن‌سنجی حرارتی (TGA) مورد بررسی قرار گرفت و دمای افت جرم 10% برای نانوکامپوزیت با 0.1، 0.3 و 0.5% AGO به ترتیب 2، 8 و 12 درجه سلسیوس افزایش نسبت به پلی‌پروپیلن خالص نشان داد.