بررسی خواص فیزیکی، مکانیکی و صوتی شبکه‌های درهم نفوذ کرده پلی یورتان و پلی متیل متاکریلات

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات آلودگی هوا، پژوهشکده محیط زیست،دانشکده بهداشت ، دانشگاه علوم پزشکی تهران، ایران

2 دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی تهران، تهران، ایران

3 گروه رنگ و روکشهای سطح، پژوهشکده فرآیند، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

چکیده

امروزه کنترل آلودگی صوتی اهمیت زیادی دارد. آلودگی صوتی سبب آسیب رساندن به انسان و آرامش او می شود. یکی از روشهای کنترل صدا استفاده از مواد جاذب صدا (بخصوص فوم های پلیمری ) می­باشد. در سال­های اخیر استفاده از کامپوزیت­های پلیمری به ویژه شبکه­های پلیمری در هم نفوذ کرده (IPN) در ساخت مواد جاذب صدا مورد توجه قرار گرفته اند. کامپوزیت­های IPN بطور گسترده ای به عنوان عامل میرائی صدا و ارتعاش به علت خواص ویسکوالاستیک بالا در محدوده دمای انتقال شیشه­ای مورد استفاده قرار می گیرند. در این مطالعه، از طریق پلیمریزاسیون درجا با استفاده از نسبت های متفاوتی از پلی یورتان (PU) و پلی متیل متاکریلات (PMMA) فوم شبکه­های پلیمری درهم نفوذ کرده PU/PMMA  تهیه شدند.
اجزای سازنده IPN شامل پلی یورتان و پلی متیل متاکریلات بطور جداگانه جهت مقایسه خواص حرارتی، میرایی، مکانیکی و ضریب جذب صوت پلیمر سنتز شدند. ساختار شیمیایی ترکیبات توسط طیف سنجی FT-IR مورد بررسی قرار گرفت و خواص مکانیکی با استفاده از آزمایش کشش مطالعه شد. خواص میرائی و حرارتی نمونه ها به ترتیب با آزمون های دینامیکی مکانیکی انجام شد. اندازه گیری  ضریب جذب صوت با استفاده از امپدانس تیوب دو میکروفنی در فرکانس 63 تا 6300 مطابق با استاندارد ISO 10534-2 انجام شد. متغیرهایی از قبیل مدول اتلاف و دمای انتقال شیشه­ای  (Tg) همچنین افزایش فواصل دمایی با میرایی موثر(Tanδ>0.3) به عنوان شاخص جهت توانایی میرایی موثر استفاده شدند.
تشکیل موفولوژی نیمه سازگار از طریق گستردگی منحنی tan δ و مشاهده دو پیک مجزا در منحنی DMA در IPNها مشخص شد.  نتایج آشکار کرد که با تشکیل ترکیب فوم  IPN، دمای انتقال شیشه ای به سمت دماهای بالاتر جابجا شده و گستره دمایی میرایی (گستره دمایی با>0.3 tan δ) افزایش پیدا می کند، در نتیجه خواص میرایی PU/PMMA IPN بهبود می یابد. همچنین نتایج ضریب جذب صوت نشان داد که به علت تشکیل فوم IPN، عملکرد ماده در یک فرکانس خاص به شکل راکتیو یا تشدید درآمده و با افزایش نسبت PMMA در IPN، فرکانس رزونانس به سمت فرکانس های پایین منتقل می شود.  بنابراین با تغییر ترکیب مواد در سنتز شبکه­های پلیمری درهم نفوذ کرده ، امکان انتخاب هدفمند از مواد میرا کننده صوت برای حل مشکلات خاص تکنولوژیکی وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1.            Flory PJ. Molecular morphology in semicrystalline polymers. Nature. 1978;272(5650):226.
2.            LeBaron PC, Wang Z, Pinnavaia TJ. Polymer-layered silicate nanocomposites: an overview. Applied clay science. 1999;15(1-2):11-29.
3.            Kim SC, Klempner D, Frisch K, Frisch H. Polyurethane interpenetrating polymer networks. 3. Viscoelastic properties of polyurethane-poly (methyl methacrylate) interpenetrating polymer networks. Macromolecules. 1977;10(6):1187-91.
4.            Kohlhoff D, Ohshima M. Open Cell Microcellular Foams of Polylactic Acid (PLA)‐based Blends with Semi‐Interpenetrating Polymer Networks. Macromolecular Materials and Engineering. 2011;296(8):770-7.
5.            Ting R, CAPPS R, Klempner D. Acoustical properties of some interpenetrating network polymers- Urethane- epoxy networks. Sound and vibration damping with polymers. 1990:366-81.
6.            Merlin DL, Sivasankar B. Synthesis and characterization of semi-interpenetrating polymer networks using biocompatible polyurethane and acrylamide monomer. European Polymer Journal. 2009;45(1):165-70.
7.            Lee JH, Kim SC. Synthesis and thermal properties of polyurethane, poly (butyl methacrylate), and poly (methylmethacrylate) multi-component IPN’s. Polymer journal. 1984;16(6):453.
8.            Jajam K, Bird S, Auad M, Tippur H. Tensile, fracture and impact behavior of transparent Interpenetrating Polymer Networks with polyurethane-poly (methyl methacrylate). Polymer Testing. 2013;32(5):889-900.
9.            Bird S. Interpenetrating polymer networks with polyurethane and methacrylate-based polymers 2013.
10.          Jia Q, Zheng M, Shen R, Chen H. Synthesis, characterization and properties of organoclay‐modified polyurethane/epoxy interpenetrating polymer network nanocomposites. Polymer international. 2006;55(3):257-64.
11.          Tsai MH, Huang SL, Chang PH, Chen CJ. Properties and pervaporation separation of hydroxyl‐terminated polybutadiene‐based polyurethane/poly (methyl metharcylate) interpenetrating networks membranes. Journal of applied polymer science. 2007;106(6):4277-86.
12.          Chen Q, Ge H, Chen D, He X, Yu X. Investigation on damping behavior and morphology of polyurethane/polymethacrylates and polyacrylates interpenetrating polymer networks. Journal of applied polymer science. 1994;54(9):1191-7.
13.          Moradi G, Nassiri P, Ershad-Langroudi A, Monazzam MR. Acoustical, damping and thermal properties of polyurethane/poly (methyl methacrylate)-based semi-interpenetrating polymer network foams. Plastics, Rubber and Composites. 2018;47(5):221-31.
14.          Chen S, Wang Q, Wang T. Damping, thermal, and mechanical properties of montmorillonite modified castor oil-based polyurethane/epoxy graft IPN composites. Materials Chemistry and Physics. 2011;130(1-2):680-4.
15.          Grates J, Thomas D, Hickey E, Sperling L. Noise and vibration damping with latex interpenetrating polymer networks. Journal of Applied Polymer Science. 1975;19(6):1731-43.
16.          Akay M, Rollins S, Riordan E. Mechanical behaviour of sequential polyurethane-poly (methyl methacrylate) interpenetrating polymer networks. Polymer. 1988;29(1):37-42.
17.          Kong X, Narine SS. Physical properties of sequential interpenetrating polymer networks produced from canola oil-based polyurethane and poly (methyl methacrylate). Biomacromolecules. 2008;9(5):1424-33.