بررسی اثر هم‌افزایی حضور نانوذرات TiO2 و SiO2 در نانوکامپوزیت‌های پلی‌استایرن و مقایسه خواص حرارتی و مکانیکی آنها

Abstract

در این پژوهش، بهبود خواص مکانیکی مانند ازدیاد طول تا نقطه شکست و مدول یانگ پلی­استایرن در حضور نانوذرات تیتان و سیلیس مورد بررسی قرار گرفت. از روش محلول جهت سنتز نانوکامپوزیت­های پلی­استایرین/سیلیس، پلی استایرین/سیلیس/تیتان و پلی­استایرین/تیتان استفاده شد. برای شکست بهتر تجمع نانوذرات در حلال، از یک همزن مکانیکی مافوق صوت استفاده گردید. مورفولوژی نمونه­های تولیدی، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز وزن­سنجی حرارتی بررسی شد. خواص مکانیکی نانوکامپوزیت­ها نیز با اندازه­گیری مدول یانگ، ازدیاد طول تا نقطه شکست و استحکام ضربه­ای مطالعه شد. نتایج نشان دادند که ازدیاد طول تا نقطه شکست پلی­استایرن دارای هر دو نانوذره تیتان و سیلیس به طور قابل توجهی بهبود یافت. همچنین، در نمونه 1% وزنی پلی استایرین/سیلیس/تیتان، نتایج بیانگر افزایش مدول یانگ، چقرمگی (میزان انعطاف­پذیری نسبی) و میزان ازدیاد طول تا نقطه شکست بود. این پدیده ناشی از شکست مطلوب ساختار تجمعی نانوذرات و همچنین توزیع مناسب آنها در زمینه پلی­استایرنی است. در این حالت، نانوذرات در حفره­های کوچک جای گرفته و مانند پلی در بین لایه­های زمینه عمل می­کنند و سبب بهبود ازدیاد طول تا نقطه شکست پلی­استایرن می­شوند. همچنین، پایداری حرارتی نمونه­ها به علت ساختار یکنواخت و همگن آنها و کاهش تعداد نقاط نقص، در مقایسه با پلی­استایرن خالص افزایش می­یابد.