سنتز و بررسی خواص مکانیکی دینامیکی شبکه‌های پلیمری در هم نفوذ کرده پلی استایرن، پلی متیل متاکریلات و پلی بوتیل آکریلات با ریخت‌شناسی هسته/پوسته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه کامپوزیت مجتمع مواد و فناوری های ساخت دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانشیار، پژوهشکده مهندسی کامپوزیت، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

amnc.2021.9.35.6

چکیده

فرضیه: اساس میرایش توسط پلیمرها، جذب انرژی مکانیکی به شکل گرما است. وقتی پلیمری در دما و فرکانس مناسب در معرض ارتعاش قرار می‌گیرد، انرژی ارتعاشی مولکولی به گرما تبدیل می‌شود و یک پیک اتلاف در محدوده ناحیه انتقال شیشه‌ای آن ظاهر می‌شود. ساخت ذرات لاتکس هسته/پوسته با ریخت‌شناسی مشخص و استفاده از شبکه‌های پلیمری در‌هم نفوذ کرده در بخش‌های هسته و پوسته یکی از بهترین روش‌های گسترده نمودن محدوده میرایش است. هدف از این پژوهش، ساخت شبکه‌های پلیمری در‌هم نفوذ کرده با ریخت‌شناسی هسته/پوسته و بررسی خواص مکانیکی دینامیکی آن‌ها است.
روش ها: بدین منظور، ذرات هسته/پوسته چند لایه پلی(استایرن-‌ متیل متاکریلات-‌ بوتیل آکریلات) به‌وسیله پلیمریزاسیون امولسیونی نیمه پیوسته ساخته شدند و تشکیل ساختارها با FTIR مورد بررسی قرار گرفت. چیدمان لایه‌ها با تغییر نسبت وزنی مونومرها در هر لایه به‌گونه‌ای طراحی گردید که دمای انتقال شیشه‌ای به تدریج از هسته به پوسته کاهش یابد و بررسی اندازه ذرات به‌وسیله DLS، توزیع یکنواخت و در محدوده نانو ذرات را تائید نمود. سپس، تاثیر کاهش دمای واکنش، عامل شبکه‌ای کننده و نسبت وزنی لایه‌ها بر خواص مکانیکی دینامیکی مورد بررسی قرار گرفت.
یافته ها: نتایج نشان داد، ذرات هسته/پوسته سه لایه در دمایºC 75 با مقدار بهینه از عامل شبکه‌ای کننده و نسبت وزنی 1:2:3 وسیع‌ترین منطقه موثر میرایش ازºC26- تا ºC 146را فراهم می‌نماید.

کلیدواژه‌ها


 [1] M.M. Mazidi, M.K.R. Aghjeh, H.A. Khonakdar, U. Reuter, Structure–property relationships in
super-toughened polypropylene-based ternary blends
of core–shell morphology, Rsc Adv. 6 (2016) 1508–
1526.
[2] D. Parker, H.-J. Sue, J. Huang, A.F. Yee, Toughening mechanisms in core-shell rubber modified polycarbonate, Polymer. 31 (1990) 2267–2277.
[3] J.Y. Qian, R.A. Pearson, V.L. Dimonie, M.S. El‐
Aasser, Synthesis and application of core–shell particles as toughening agents for epoxies, J. Appl. Polym.
Sci. 58 (1995) 439–448.
[4] F. Li, Y. Gao, Y. Zhang, W. Jiang, Design of high
impact thermal plastic polymer composites with balanced toughness and rigidity: Toughening with coreshell rubber modifier, Polymer 191 (2020) 122237.
[5] M. Sedki, A. Hefnawy, R.Y.A. Hassan, I.M. ElSherbiny, Core-shell hyperbranched chitosan nanostructure as a novel electrode modifier, Int. J. Biol.
Macromol. 93 (2016) 543–546.
[6] A. Mayer, T. Pith, G. Hu, M. Lambla, Effect of
the structure of latex particles on adhesion. Part I:
Synthesis and characterization of structured latex
particles of acrylic copolymers and their peel adhesion behavior, J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 33
(1995) 1781–1791.
[7] C. Xu, T. Qiu, J. Deng, Y. Meng, L. He, X. Li,
Dynamic mechanical study on multilayer core–shell
latex for damping applications, Prog. Org. Coatings.
74 (2012) 233–239.
[8] A. Petukhova, A.S. Paton, Z. Wei, I. Gourevich, S.
V Nair, H.E. Ruda, A. Shik, E. Kumacheva, Polymer
multilayer microspheres loaded with semiconductor
quantum dots, Adv. Funct. Mater. 18 (2008) 1961–
1968.
[9] W. Chen, S. Bhaumik, S.A. Veldhuis, G. Xing,
Q. Xu, M. Grätzel, S. Mhaisalkar, N. Mathews, T.C.
Sum, Giant five-photon absorption from multidimensional core-shell halide perovskite colloidal nanocrystals, Nat. Commun. 8 (2017) 1–9.
[10] Y. Su, H. Guo, Z. Wang, Y. Long, W. Li, Y. Tu,
Au@ Cu2O core-shell structure for high sensitive
non-enzymatic glucose sensor, Sensors Actuators B
Chem. 255 (2018) 2510–2519.
[11] D. Klempner, Advances in interpenetrating polymer networks, CRC Press, 1994.
[12] D. Klempner, L.H. Sperling, L.A. Utracki, Interpenetrating polymer networks, American Chemical
Society, Washington, DC (United States), 1994.
[13] L.A. Utracki, B.D. Favis, Polymer alloys and
blends, Handb. Polym. Sci. Technol. 4 (1989) 121–
185.
[14] L.H. Sperling, T. Chiu, D.A. Thomas, Glass
transition behavior of latex interpenetrating polymer
networks based on methacrylic/acrylic pairs, J. Appl.
Polym. Sci. 17 (1973) 2443–2455.
[15] J. Wang, R. Liu, W. Li, Y. Li, X. Tang, Studies
on the damping performance of polystyrene/polyacrylate latex IPN, Polym. Int. 39 (1996) 101–104.
[16] L.H. Sperling, J.J. Fay, Factors which affect the
glass transition and damping capability of polymers,
Polym. Adv. Technol. 2 (1991) 49–56.
[17] J.A. Grates, D.A. Thomas, E.C. Hickey, L.H.
Sperling, Noise and vibration damping with latex interpenetrating polymer networks, J. Appl. Polym. Sci.
19 (1975) 1731–1743.
[18] L.H. Sperling, Synthesis of IPNs and Related
Materials, in: Interpenetr. Polym. Networks Relat.
Mater., Springer, 1981: pp. 65–103.
[19] F. Zahedi, I.A. Amraei, M.A. Fathizade, Investigation of dynamic-mechanical properties of multilayer latex IPNs (MLIPNs) with core/shell morphology:
Synthesis and characterization, Polymer 83 (2016)
162–171.
[20] N. Nemirovski, M.S. Silverstein, M. Narkis, Latex interpenetrating polymer networks: From structure to properties, Polym. Adv. Technol. 7 (1996)
247–256.
[21] P.C. Hiemenz, T.P. Lodge, Polymer chemistry,
CRC press, 2007.
[22] L.-Y. Wan, L.-P. Chen, X.-L. Xie, Z.-P. Li, H.-
Q. Fan, Damping properties of a novel soft core and
hard shell PBA/PMMA composite hydrosol based on
interpenetrating polymer networks, Iran Polym J. 20
(2011) 659–669.
[23] E. Tang, M. Yao, P. Du, M. Yuan, S. Liu, Synthesis and dynamic mechanical study of core–shell structure epoxy/polyacrylate composite particle, J. Polym. Res. 23 (2016) 204.
[24] G. Wu, C. Wang, Z. Tan, H. Zhang, Effect of
temperature on emulsion polymerization of n-butyl
acrylate, Procedia Eng. 18 (2011) 353–357.