Besides polyethylene and polystyrene, poly(vinyl chloride) (PVC) is one of today s

Transcript

1 Polymerization Quarterly, 2017 Volume 7, Number 1 Pages ISSN: Poly(vinyl chloride) Nanocomposites: Overview on Mechanical and Thermal Properties Khadijeh Didehban 1, Meisam Shabanian 2, Mahroo Khaleghi Moghaddam 2* 1. Department of Chemistry, Payam Noor University, Tehran, Iran 2. Department of Chemistry and Petrochemical Engineering, Standard Research Institute (SRI), P.O. Box: , Karaj, Iran Abstract. Received: 31 May 2015, Accepted: 31 July 2016 Besides polyethylene and polystyrene, poly(vinyl chloride) (PVC) is one of today s most common plastics. This plastic has a large number of applications due to its wide range of properties such as good mechanical properties, chemical and photo stability and also special characteristics suitable for thermal processing. Because virgin PVC is unstable in the presence of heat, light and oxygen, it needs a host of additives to make it usable. Different ways have been used to improve the thermal and mechanical properties of PVC such as adding other polymers or additives for making PVC compounds. In PVC compounds, lead, cadmium and organotins are usually used as stabilizers, phthalates as softeners and other chemicals as additives. The solid additives are usually added first. Common additives used in the PVC compounds are generally hazardous materials, therefore incorporation of high performance non-toxic nano-scale inorganic fillers into poly(vinyl chloride) formulations has drawn the attention of many researchers in the last decades. The paper provides an overview on the mechanical and thermal properties of poly(vinyl chloride) nanocomposites. Keywords poly(vinyl chloride), nanocomposite, nanofiller, mechanical properties, thermal properties (*) To whom correspondence should be addressed. m.khaleghi@standard.ac.ir

2 مقاالت. بسپارش ترويجي علمي- فصلنامه 1 شماره هفتم سال صفحه ISSN: چکیده اجمالی بررسی کلرید: پلیوینیل نانوکامپوزیتهای گرمایی و مکانیکی خواص *2 مقدم خالقی ماهرو 2 شعبانیان میثم 1 دیدهبان خدیجه شیمی گروه نور پیام دانشگاه تهران 1- پتروشیمی پژوهشی گروه وپتروشیمی شیمی پژوهشکده استاندارد پژوهشگاه 2 -کرج پستی صندوق 1395/5/10 پذیرش: 1395/3/11 دریافت: ديدهبان خديجه شعبانيان ميثم مقدم خالقي ماهرو پرمصرفترین جمله از پلیاستیرن و پلیاتیلن مانند پلیمرهایی کنار در کلرید پلیوینیل امروزه متعدد کاربردهای دارد. بیشتری کارایی پالستیکها سایر با مقایسه در که دنیاست گرمانرمهای و نوری پایداری خوب مکانیکی خواص قبیل از فرد به منحصر خواص بودن دارا بهعلت کلرید پلیوینیل خالص پلیوینیلکلرید ناپایداری است. گرمایی مختلف فرایندهای برای بودن مناسب و زیاد شیمیایی وانرژی نور اکسیژن گرما برابر در که هنگامی پلیمر این است. شده آن فرایندپذیری کاهش باعث طور به و نمیشود فراورش تنهایی به کلرید پلیوینیل رو این از میشود. تخریب گیرد قرار مکانیکی سایر با یا ویژه افزودنیهای با موارد بیشتر در آن گرمایی و مکانیکی خواص بهبود برای معمول پایه پایدارکنندههای قبیل از معمول افزودنیهای کاربرد که این به باتوجه میشود. مخلوط پلیمرها مخاطرهآمیز سالمتی با مرتبط محصوالت تولید در اغلب فتاالت چون نرمکنندههایی و کادمیم سرب اهمیت نانوکامپوزیتها جمله از کلرید پلیوینیل پایه بر جدید مواد توسعه اخیر دهههای در هستند اجمال به کلرید پلیوینیل نانوکامپوزیتهای گرمایی و مکانیکی خواص مقاله این در یافتهاند. ویژهای میشود. بررسی کلیدی واژگان کلرید پلیوینیل نانوکامپوزیت نانوپرکننده مکانیکی خواص گرمایی خواص پیامنگار: مکاتبات مسئول * m.khaleghi@standard.ac.ir

3 مقاالت 1396 بهار 1 شماره هفتم سال علمي-ترويجي فصلنامه... اجمالی بررسی کلرید: پلیوینیل نانوکامپوزیتهای مقدمه از که است پرمصرف پالستیکهای از )PVC( کلرید پلیوینیل لحاظ به پلیمر این میآید. بهدست وینیلکلرید مونومر پلیمرشدن دارد. PVC دنیا در را مقام دومین پالستیکی کاالهای میان در تولید انواع با یا رود کار به سفت و سخت پالستیک عنوان به میتواند کند. تولید انعطافپذیری پالستیک و شده آمیخته نرمکنندهها از گرانتر قیمتی زیاد مخصوص وزن داشتن خاطر به همچنین در زیادی کاربردهای پالستیک این دارد. کاالیی سایرگرمانرمهای اسباببازی کابل کفپوش پروفیل لوله جمله از مختلف صنایع ]1[. دارد غیره و پزشکی و خانگی لوازم از فرد به منحصر خواص بودن دارا علت به PVC زیاد کاربرد و زیاد شیمیایی و سایشی مقاومت خوب مکانیکی خواص قبیل این تمام با است. گرمایی مختلف فرایندهای برای بودن مناسب باید که دارد وجود نیز مهمی مشکالت آن از استفاده در مزایا PVC محصوالت کاربرد در مشکالت بزرگترین از شود. اصالح حین در بهویژه که است آن ضعیف گرمایی خواص و شکنندگی ]1[. میشود ایجاد زیاد دماهای در و نقل و حمل سایر با مقایسه در کلرید پلیوینیل گرمااکسایشی ناپایداری میکند. محدود را آن فراورش که است مشخصهای پالستیکها قرار مکانیکی وانرژی نور اکسیژن گرما برابر در PVC هنگامیکه غیراشباع پلیمر زنجیرهای تشکیل با اثر این میشود. تخریب گیرد و اسید هیدروکلریک دادن دست از با 1(. )شکل است همراه تغییر به و شده حاصل اکسایش پلیمری زنجیرهای شدن تکهتکه این میشود. منجر قهوهای یا زرد به روشن از PVC ظاهری رنگ پایدارکننده افزودن با متداول بهطور گرمایی مشکل مانند نیز مسئله حساس بسیار تخریب به PVC بنابراین میشود. برطرف نوری اسید هیدروکلریک با بالفاصله بتواند باید آن پایدارکننده و است واکنش کلر با حال عین در ولی شود واکنش وارد تخریب از ناشی ]2[. ندهد ]2[. PVC نوری و گرمایی تخریب مراحل 1- شکل برای معمول طور به و نمیشود فراورش تنهایی به PVC رو این از افزودنیهای با موارد بیشتر در آن گرمایی و مکانیکی خواص بهبود استفاده ضرورت به باتوجه میشود. مخلوط پلیمرها سایر یا ویژه برای آنها از بسیاری که این و ساخت در افزودنیها این از ویژگیهایی با جدید مواد به نیاز نیز و مخاطرهآمیزند سالمتی کاربردهای ایجاد ضرورت و فناوری روزافزون پیشرفت با متناسب ویژهای اهمیت کلرید پلیوینیل پایه بر جدید مواد توسعه خاص ]3[. یافتهاند ویژگیهای میتوانند که هستند موادی از نانوکامپوزیتها ساخت از هدف کلی طور به دهند. پوشش را دلخواه و موردنظر همزمان طور به ماده چند ویژگیهای از بهرهگیری کامپوزیتها نانوکامپوزیتها پرمصرفترین از پلیمری نانوکامپوزیتهای است. مختلف سازوکارهای با نانوذرات است. بوده اخیر سالهای طی باعث و رفع را PVC محصوالت کاربرد در شده بیان مشکالت فاز مناسب افزودن با کلی طور به میشوند. بهتر محصولی تولید طور به را آن خواص میتوان پلیمری ماتریس به نانو ابعاد در دوم از ترکیبی نانوکامپوزیتها تعریف به بنا بخشید. بهبود چشمگیری یک حداقل که متفاوتاند درصدهای با فاز بیشتری تعداد یا دو شکل به میتوانند نانوذرات دارد. 100 nm از کمتر ابعادی آن فاز ]3-5[. باشند نانوصفحه یا نانولوله نانوذره درشتمولکولهای با نانو مقیاس در معدنی مواد از استفاده امروزه و سبک وزن با نانوکامپوزیتی پلیمرهای تولید به PVC جمله از آلی بوده متداول آنچه به نسبت کمتر هزینه نتیجه در و کمتر افزودنی است. شده منجر شرح به رفتهاند کار به کلرید پلیوینیل در کنون تا که نانوموادی ]5 6[: است زیر رسی نانومواد الف- ره در )MMT( مونتموریلونیت مانند الیهای سیلیکاتهای - )Na + MMT( دوحالتممکن طبیعیبهشکلسدیممونتموریلونیت )ommt( آلی ترکیبات با شده اصالح یا بنتونیت الپونیت نظیر معدنی رسهای ترکیبات سایر - هالوسیت و کائولینیت هکتوریت و میکا( نظیر معدنی )ترکیبات ورمیکولیت و میکا -.)LDH( الیهای مضاعف هیدروکسید - اکسیدی نانومواد ب- و )CaCO 3 ( کربنات كلسيم - فلزی. اکسیدهای - کربنی نانومواد ج- 52

4 مقاالت و اکسید گرافن و گرافن صفحات -.)CNT( کربنی نانولولههای - PVC برخواص نانوذرات اثر پراکنش عدم اثر در میدهند نشان مختلف پژوهشهای نتایج نمییابد. بهبود نانوکامپوزیت خواص PVC در نانومواد یکنواخت دارد همراه به را متفاوتی آثار مختلف نانومواد افزایش نتیجه در در نانومواد اختالط اثر در انتظار مورد مزایای رایجترین از ]5[. مکانیکی خواص بهبود است. مکانیکی خواص بهبود پلیمر یک استحکام و خمشی استحکام یانگ مدول کششی استحکام چون و PVC برهمکنش و نانوذرات وجود علت به واقع در ضربهای است. ذرات این در گسترده بهطور PVC نانوکامپوزیت مکانیکی خواص ميدهد نشان نتايج است. شده بررسی مختلف پژوهشهای )الف( مدول و تنش-کرنش )الف( تغییرات: نمودار 2- شکل )MLG( چندالیه PVC -گرافن نانوکامپوزیتهای فیلمهای کششی ]6[. MLG مختلف مقادیر با PVC -نانولوله نانوکامپوزیتهای ایزود ضربهای استحکام 3- شکل.]7[ )HNT( هالوسیت را کششی خواص میتوان و مییابد افزایش معمول طور به مدول ازدیاد و چقرمگی نامناسب توزیعهای در اما 2(. )شکل داد بهبود با نانوکامپوزیتها این در ]5 6[. یابند کاهش میتوانند اغلب طول بهبود حفرهسازی سازوکار راه از نانوذرات بهینه مقادیر از استفاده سازوکار این در 3(. )شکل است شده حاصل ضربهپذیری خواص در زیادی ریز حفرههای PVC با نانوذرات زیاد تماس سطح دلیل به قابلیت ضربه انرژی آن نتیجه در که میآید وجود به مشترک سطح داشت. نخواهد را ترک رشد و ایجاد یا بهبود باعث میتواند PVC برای مختلف نانومواد از استفاده را گرمایی پایداری MMT معموال شود. گرمایی مقاومت کاهش LDH و رس نانوخاکهای سایر کربنات نانوکلسیم میدهد. کاهش نیز فلزی نانواکسیدهای افزودن و دارند مثبت اثر معمول بهطور میگذارد. گرمایی مقاومت بر مطلوبی آثار نشان خود از انتقال دمای سه PVC گرماسنجی بررسیهای در فرمولبندی دقیق نوع به بسته PVC شیشهای انتقال دمای میدهد. انتقال دماي )زير بتا انتقال یک پلیمر این است. 80 C حدود در رخ اصلي زنجير از مستقل جانبي گروههاي دوران اثر در و شيشهاي تشخیص مکانیکی دینامیکی تحلیل و تجزیه با که دارد نیز ميدهد( قسمت دو به 110 Hz بسامد اعمال اثر در دما این میشود. داده بخشهای جنبش به که میشود تقسیم 0 C تا 50 C- محدوده در است. وابسته پلیمر بلوری و بیشکل مناطق در کوچک زنجیری پلیمر با سطحی برهمکنش مقدار و پراکنش درجه به بسته نانومواد کاهنده عنوان به مواردی در و ]8 9[ افزاینده عنوان به مواردی در شدهاند. گزارش PVC شيشهاي انتقال دمای ]10 11[ خمی و پرپیچ مسیر میتواند PVC در مختلف نانومواد بهکارگیری پلیمر درون به مایعات و گازی بخارهای نفوذ از و کرده ایجاد را سدگری برجسته خواص ايجاد بر افزون مواد اين كند. جلوگیری برابر در مقاومت و شیمیایی مقاومت شدن بهتر موجب گازها 1396 بهار 1 شماره هفتم سال علمي-ترويجي فصلنامه... اجمالی بررسی کلرید: پلیوینیل نانوکامپوزیتهای 53

5 مقاالت 1396 بهار 1 شماره هفتم سال علمي-ترويجي فصلنامه... اجمالی بررسی کلرید: پلیوینیل نانوکامپوزیتهای )الف( و متداول کامپوزیت )الف( در: گازها عبور مسیر 4- شکل ]12[. نانوکامپوزیت درصد که است این بر عقیده 4(. )شکل میشوند نیز رطوبت سطح میتواند PVC زمينه در شده توزیع نانوذرات کم جرمی کار این کند. ایجاد پرکننده نانوذرات و پلیمر بین بیشتری تماس کلوخه به ذرات تمایل دلیل به اما میشود بیشتر برهمکنش سبب توزیع این به دستیابی واندروالسی برهمکنشهای از ناشی شدن است. مشکل مناسب رسی نانوکامپوزیتهای ضخامتی با نامنظم و كوچك صفحات شامل رس نانوخاكهاي طور به رایج رسهای نانومترند. چندصد قطر و 1 nm حدود در شامل عمده طور به آنها بلوری ساختار هستند. معدنی مواد طبیعی اتم از نازك الیه دو شکل به که است T-O-T نام با ساختاری آلومینیم الیه یك و پایین و باال طرف دو در )چهاروجهی( سیلسیم سه ساختار این اصوال است. الیه دو این بین در )هشتوجهی( تشکیل را الیهای( )سیلیکات رس نانوخاك از الیه یك قسمتی میدهد. و پایه ماده سطحی برهمکنش اثر بر نانوکامپوزیتها اجزای نانومواد ازخواصبهتریبرخوردارند.نوعومقداربرهمکنشهانقش انحاللپذیری همچون نانوکامپوزیتها مختلف خواص در مهمی ]12-14[. دارد آنها مکانیکی و الکتریکی نوری خواص روش سه به میتوان را الیهای سیلیکات نانوکامپوزیتهای بسیاری در کرد. تهیه مذاب اختالط و درمحل پلیمرشدن محلولی اختالط روش از رس خاک نانوذرات توزیع برای پژوهشها از است. بوده همراه موفقیت با اندازهای تا که شده استفاده مذاب است رفته کار به موارد برخی در نیز محلولی روشهای اگرچه رد شدهاند تركیب رس نانوخاكهاي با كه پلیمرهایی ]14 15[. ضدشعله و گرمایی مقاومت خاصیت رایج پلیمری مواد با مقایسه شعله کردن خاموش در بیشتری کارایی و میدهند نشان بیشتری یا زیاد بسیار دماهای معرض در آنها شكل تغییر همچنین دارند. نانوخاكهاي بودن باردار مهم نتایج از است. کمتر شیمیایی مواد خصلت کردن سازگار امكانپذيري یون تعویض قابلیت یعنی رس آبگریزند. پلیمرها از بسیاری که چرا پلیمرهاست با آنها متضاد خاک پلیمر- نانوکامپوزیتهای تشكیل برای ضروری عملكرد است آبگریز مواد به آن تبدیل و رس خاک قطبیت تغییر رس.] [ میان است. مونتموریلونيت رس خاک نانو متداولترين مختلف کاتیونهای میتواند مونتموریلونیت ساختاری صفحات كاربرد ویژه را یک هر که گیرد قرار Na + Ca +2 Mg +2 قبیل از بيناليهاي كاتيون كه مونتموريلونيت سدیم است. کرده خاصي نوع اين در ورقهها كه اين دليل به است سديم آن در غالب از گیرند قرار يكديگر به نسبت بيشتري فاصلههای در ميتوانند ]12[. است برخوردار زیادي تورمپذيري قابليت PVC -مونتموریلونیت نانوکامپوزیتهای ]13[ همکاران و گانگ این گرمایی رفتار آنها کردند. تهیه درجا پلیمرشدن روش به را DTG منحنی در دادند گزارش و کرده بررسی را نانوکامپوزیتها شدن آزاد اثر در اول مرحله دارد. تخریب پیک دو خالص PVC و پلیا نی ساختار ایجاد و پلیمر ساختار از اسید هیدروکلریک که است پلیا ني ساختار گرمایی شکست نتیجه در دوم مرحله افتاده تأخیر به تخریب دو هر مونتمورینولیت بهوسیله اصالح با نانوکامپوزیتهای که است این نشانگر منحنیها 5(. )شکل است وزن کاهش مقدار و کردهاند حاصل بهبود مرحله دو هر در PVC است. شده کمتر اصالح با تخریب اول مرحله در پلیمر نانوکامپوزیتهای مکانیکی خواص درباره دیگری بررسی در نانوپرکننده از مختلف مقادیر کاربرد با مونتموریلونیت PVC است. شده مشاهده تسلیم نقطه در تنش و یانگ مدول در افزایش مییابد کاهش نانوپرکننده مقدار افزایش با مقدار این که حالی در اشتعالپذیری خواص اصالح باره در زیادی پژوهشهای ]16[. مونتموریلونیت است. شده انجام ]15[ مونتموریلونیت PVC دوظرفیتی مس یونهای با سدیم یونهای آن در که شده اصالح و اشتعالپذیری خواص در مالحظهای قابل بهبود شدهاند جایگزین با شده اصالح مونتموريلونيت ]17 18[. دارند دود فرونشانی 54

6 مقاالت علمی )الف( شکل 5- منحنی DTG پلیوینیل کلرید خالص در مقایسه با نانوکامپوزیت PVC -مونتموریلونیت: )الف( در نیتروژن و در هوا ]13[. یونهای آهن نیز خواص مقاومت به شعله را افزایش دادند ]19[. در پژوهش دیگری که در باره پایداری گرمایی نانوکامپوزیتهای PVC اصالح شده با سیلیکاتهای الیهای انجام شد از آمونیوم چهارظرفیتی دیمتیل دیدودسیل آمونیم کلرید )DDAC( برای اصالح مونتموریلونیت استفاده شد. نتايج نشان داد شتاب يافتن تخریب مرحله اول به علت شتاب يافتن خودبهخود رهاسازی هیدروکلریک اسید رخ میدهد ]13 19[. تغییرات در اثر الیههای مونتموریلونیت را به خواص سدگري این ساختار در برابر مولکولهای هیدروکلریک اسید رها شده از ساختار نانوکامپوزیت مربوط دانستهاند. Wan و همکاران ]20[ با کاربرد مقدار کمتر از یک درصد وزنی مونتموریلونیت اصالح شده با ترکیب آلی آمیندار مشخص کردند این مقدار از نانومواد اولین مرحله تخریب را به تأخیر مياندازد. ولی در مقادیر بيشتر 3 و 5% با شتابيافتن تخریب رنگ PVC از سفیدی به زردی میگراید. این مسئله نشانگر حساس )الف( شکل 6- خواص مکانیکی نانوکامپوزیتهای PVC -هالوسیت در مقادیر مختلف نانوذرات: )الف( استحکام کششی و استحکام خمشی ]7[. بودن مقدار مونتموریلونیت بهكار رفته در PVC است. بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیتهای PVC مونتموریلونیت اغلب با استفاده از مقادیر كم مونتموریلونیت گزارش شده است ]15[. براي مثال در اثر کاربرد مونتموريلونيت اصالح شده با گروههای سیالن افزایش استحکام ضربهاي مشاهده شده است ]5 12[. افزایش سایر نانوخاكهاي رس نظیر الپونیت کلوزیت بنتونیت هکتوریت کائولینیت و هالوسیت به بستر PVC موجب بهبود خواص مکانیکی میشود )شکل 6(. هر یک از عواملي چون نوع نانوخاك رس مصرفی و مقدار آن شرایط فراورش نوع و مقدار نرم کننده بر شكلشناسی و خواص مکانیکی این نانوکامپوزیتها نقش موثري دارد ]9[. واندویر و ایچولز مشکالت مربوط به توزیع نانومواد را در تعليق PVC بررسی کرده و با متمرکز شدن روی اختالط سدیم بنتونیت با امولسیون PVC به خواص مناسبی در روش توزیع پراکنده دست یافتند ]21[. هشام و همکاران ]22[ نانوخاك رس الپونیت را با دونوع نانوکامپوزیتهای پلیوینیل کلرید: بررسی اجمالی... فصلنامه علمي-ترويجي سال هفتم شماره 1 بهار

7 مقاالت 1396 بهار 1 شماره هفتم سال علمي-ترويجي فصلنامه... اجمالی بررسی کلرید: پلیوینیل نانوکامپوزیتهای PVC بستر به و اصالح الیه الیه توزیع روش با فرمالدهید مالمین پويشي الکترونی میکروسکوپ آزمونهای پایه بر کردند. اضافه و )UV-VIS( مرئي فرابنفش جذب ایکس پرتو پراش )SEM( تابش برابر در آمیزه این مقاومت است شده گزارش آزمونها ساير روی که مطالعهای در است. يافته افزایش نوری تخریب و فرابنفش داراي اولیگومری چندوجهی سیلوکسانهای نانوکامپوزیتهای ضربهاي استحکام گرفت انجام PVC-(o-POSS( اکتیل گروه ]23[. است داشته افزایش o-poss از 1/5% مقدار وجود با PVC ساختار در رفته کار به بنتونیت و هکتوریت رس نانوخاكهاي 5 بهبود و دادهاند نشان 77% تا را اکسیژن نفوذ مقدار کاهش نرم PVC مونتموریلونیت افزودن دراثر اکسیژن نفوذ از جلوگیری در برابری مضاعف هیدروکسید ]24[. است شده گزارش نیز شده اصالح )layered double hydroxide, LDH( اختصاری عالمت با الیهای از و بوده الیهها میان در متغیر بار چگالی و الیه الیه ساختار دارای که آنیونی نوع نظری لحاظ به است. برخوردار آنیون تبادل ویژگی مولکولهای و عناصر ندارد. محدودیتی میگیرد قرار الیه دو بین شوند. اضافه آنیونها از گروه این به میتوانند هم طبیعی تهیه قابل روش چهار به پلیمر- LDH نانوکامپوزیت معموال افزایش درجا پلیمرشدن آن دنبال به و مونومر افزایش است: تبادلی واکنشهای از بهرهگیری با الیهها در پلیمری زنجیر مستقیم مجاورت در LDH ساختار بازسازی رسوبدهنده مجاورت در پلیمر وجود با مناسب محلول در LDH کلوئید رسوبدهی و پلیمر.]25 26[ برای آن در كه است الیهای ساختار بازسازی روشها این میان از پلیوینیل نظیر دما به حساس پليمر پايه بر نانوکامپوزیتهای تهیه حاللهای مجاورت در مرحلهای طور به LDH است بهتر کلرید نتیجه در شود. بازسازی چندالیه و دوالیه تکالیه شكل به مناسب میشود. رسوبدهی PVC مجاورت در کلوئیدی سامانه شكل به الیهها زیاد بار چگالی دلیل به بکر LDH معمول طور به اگرچه به LDH اصالح اخیرا نیست مناسب الیهگذاری اهداف برای در الیهگذاری در موفقي رویکرد عنوان به آلی آنیونهای وسیله است. شده مطرح حالل یا گرما معرض در PVC وقتی شد مطرح پیشتر که همانگونه و شده خودکاتالیزوري هیدروکلرزدایی دچار باشد داشته قرار نور زردی به آن رنگ حالت اين در میشود. شکننده و ترد نتیجه در هیدروکلریک جذب با میشود اضافه PVC به LDH وقتی میگراید. با موضوع این میيابد. کاهش رنگ تغییر سرعت شده آزاد اسید هیدروکلریک جذب ظرفیت و گرمایی پایداری مقدار اندازهگیری 5% و 2 با PVC-LDH نانوکامپوزیتهای DTG منحنی 7- شکل ]27[. خالص PVC با مقایسه در LDH الزم زمان مشاهده وسيله به گرمایی پایداری میشود. بررسی اسید دماي در LDH/PVC نانوکامپوزیت در رنگ تغییر یک دیدن برای الیهنشانی با همکاران و Huang ]5[. میشود اندازهگیری 200 C افزایش دادند گزارش PVC زمينه در 7( )شکل LDH نانوالیههای LDH/PVC نانوکامپوزیت در PVC فاز تخریب دمای دو هر در ]27[. است شده مشاهده با الیهای مضاعف )هیدروکسید هیدروتالکیت سودمند آثار PVC گرمایی پایداری بر )Mg 6 Al 2 CO 3 (OH) 16.4(H 2 )O ساختار گزارش متعددي پژوهشهاي در آن شده اصالح شکل بهویژه و دود چگالی کاهش با نانوپرکننده است شده مشخص است. شده )limiting oxygen index, LOI( اکسیژن حدي شاخص افزایش ميدهد. بهبود را آتشگیری خواص ]28 29[ کربنی نانومواد چندبعدی گرافیتی کربنی مواد خانواده جدید اعضای از گرافن گرافیت و کربنی نانولولههای فولرن شامل خانواده این است. سهبعدی و یکبعدی صفربعدی نانومادههای عنوان به بهترتیب ۱۰ تا ۳ از گرافنی الیههای دوالیه و تکالیه گرافن از غیر است. یا چندالیه گرافن را الیه ۳۰ تا ۱۰ بین و کمالیه گرافن را الیه ]3[. مینامند ضخیم گرافن به که است SP 2 هیبریدشده کربن اتمهای حاوی تکالیه گرافن یافتهاند. آرایش زنبوری النه صفحات از متراکم مجموعهای شكل گرافن از کم بسیار مقادیر کاربرد که است این از حاکی پژوهشها ارتقا چشمگیری طور به را پلیمر خواص میتواند پلیمری بستر در ضخامت به عرض نسبت گرافن صفحات در که است آن علت دهد. نانوکامپوزیتها تهیه در نانوالیه عنوان به گرافن کاربرد است. زیاد و پلیمر وزن شدن سبک و هزینهها کاهش جمله از دیگری مزایای 56

8 مقاالت ]30 31[. دارد همراه به را زمينه در مناسب توزیعپذیری پلیاستر پلیاستیرن جمله از زیادی پلیمری بسترهای در گرافن است. رفته کار به کلرید پلیوینیل و متاکریالت پلیمتیل اپوکسی توزیع چگونگی بهبودیافته خواص به دستیابی در مهم نکته به ذرات تمایل پرکنندهها ابعاد شدید کاهش با نانوپرکنندههاست. بستر در نامناسب توزیع سبب مسئله این و مییابد افزایش تجمع در واندروالسی نیروی از برخورداری دلیل به گرافن میشود. پلیمر پلیمر زمينه در نمیتواند آنها ترشوندگی قابلیت و الیهها سطح به مشکل این رفع برای رو اين از شود. پخش خوبی به هدف این انجام با است. نياز عاملدارکردن یا اکسايش با گرافن اصالح بهبودیافته خواص دارای شده تهیه نانوکامپوزیتهای اصالحات ]30-32[. میشوند نانوپرکنندهها سایر با مقایسه در چشمگیری پارامترهایی کربنی نانولوله جمله از گرافن دگرشكلهاي سایر در تعداد نانولوله ساختار در مها ات چینش نحوه و قطر طول مانند یور موجود عاملی گروههای و ساختاری نقصهای دیوارهها تعیین در که هستند شیمیایی و فیزیکی خواص جمله از نانولوله برمیآید نامش از که همانطور نانولوله یک دارند. نقش ص خوا نانولوله هر طول است. نانومتر حد در قطری با توخالی استوانهاي ]3[. باشد میکرومتر چند تا نانومتر چند از میتواند مانند فرد به منحصر خواص از بسیاری کربنی نانولولههای را زیاد گرمايی و الکتریکی رسانايي و زیاد ابعادي نسبت کم وزن به تمایل دلیل به نانولولهها این از استفاده اين وجود با داراست. و زیاد قیمت همچنین است. شده محدود پلیمر فاز در شدن کلوخه ساختاری نقص بدون کربنی نانولولههای به دسترسی محدودیت را شده اصالح گرافن تکالیههای از استفاده زیاد مقیاس در رد گرافیت تکالیههای سالها طی است. داده قرار برتر انتخاب اکسید گرافن مانند ساختارهایی شدند بررسی شده اصالح ساختار پوشیده اپوکسید و هیدروکسیل گروههای با که گرافن از ورقهای ]33[ یافته کاهش اکسید گرافن یا شده همچنین و مکانیکی-گرمایی خواص همکاران و Mudassir فیلمهای نانوکامپوزیتهای در را گرافن پایه بر نانوپرکننده توزیع -PVC و چندديواره کربنی کلرید-نانولولههای پلیوینیل نازک حالل در نانوذرات مختلف مقادیر اختالط از حاصل گرافن دادند گزارش آنها كردند. مقایسه PVC زمينه در تتراهیدروفوران خواص دارای گرافن- PVC نانوکامپوزیتهای دو اين ميان از كه نانومواد توزیع چگونگی به را علت و یافتهاند بهبود مکانیکی نشان دینامیکی-مکانیکی آزمون نتايج بررسی ]34[. دانستند مربوط است. شده حاصل ذخیره مدول در مالحظهای قابل بهبود داد )الف( -PVC فیلم در Tanδ و ذخیره مدول )الف( تغییرات: 8- شکل ]34[. دما برحسب گرافن متفاوت وزنی درصدهای در گرافن نتیجه در )Tan )δ اتالف ضريب نمودار و T g مقادیر 8 شکل در میدهد. نشان را PVC زمينه در گرافن مختلف درصدهای کاربرد و افزایش ابتدا نانوذرات درصد افزایش با اتالف ضريب ميشود ديده نشانگر موضوع این است. يافته مالحظهای قابل کاهش سپس شیشهای انتقال هنگام در مولکولی زنجیرهای حرکت و سیالیت کاهش زیادی مقدار به نانوذرات وجود اثر در که طوري به است اثر نشانگر گرافن مقدار افزایش با T g مقدار ثابت افزایش مییابد. زنجیرهاست. تحرك کاهش در گرافن تقویتکنندگی روشهای از استفاده با همکاران و Mudassir بررسی این در پرتو پراش رامان طیفسنجی پويشي الکترونی میکروسکوپ و تجزیه پويشي دیفرانسیلي گرماسنجی گرمايی تجزیه ایکس به PVC -گرافن فیلمهای دادند نشان مکانیکی دینامیکی تحلیل مانند نمیتوانند PVC در نانولولهها کم و نامناسب پراکندگی دلیل کنند. اصالح را خواص الیهای گرافن گرمایی و مکانیکی خواص مطالعه در همکاران و Horacio گزارش کاهشیافته- PVC اکسید گرافن نانوکامپوزیتهای 1396 بهار 1 شماره هفتم سال علمي-ترويجي فصلنامه... اجمالی بررسی کلرید: پلیوینیل نانوکامپوزیتهای 57

9 مقاالت 1396 بهار 1 شماره هفتم سال علمي-ترويجي فصلنامه... اجمالی بررسی کلرید: پلیوینیل نانوکامپوزیتهای PVC/TiO 2 نانوکامپوزیت گرماوزنسنجی دمانگاشت 9- شکل.]37[ با شده اصالح PVC به کاهشیافته اکسید گرافن افزودن دادند مکانیکی و گرمایی خواص در بهبود سبب تیوفنوالت 4 -هیدروکسی نانولولههای بارگذاری با پژوهشی در اين وجود با ]32[. است شده علت به شیشهای انتقال دمای افزایش PVC در تکديواره کربنی ]35[. است شده ایجاد نانومواد و پلیمری زنجیرهای متقابل اثر اکسیدی نانوپرکنندههای ذرات توزیع اگر هستند. کرویشکل معموال اکسیدی نانومواد در توجهی درخور بهبود میتوانند نانوذرات این باشد یکنواخت اکسیدی نانومواد برخی کنند. ایجاد پلیمری سامانه گرمایی خواص در مختلف پژوهشهای در CaCO 3 و Al 2 O 3 TiO 2 CuO مانند خواص تغییر 9 شکل ]36-38[. رفتهاند کار به نانوکامپوزیتها تهیه گرماوزنسنجی منحنی در را PVC به TiO 2 افزایش اثر در گرمایی کمشدن موجب میتواند نانوذرات از 5% افزایش که میدهد نشان شود. وزن کاهش درصد به پلیمری کامپوزیتهای در اکسیدی نانوذرات بهکارگیری PVC -نانوذرات نانوکامپوزیتهای مکانیکی خواص 10- شکل ]37[. نانوذرات مختلف مقادیر در Al 2 O 3 ار کامپوزیتها کاربردی ویژگیهای بهشدت آغشتهسازی روش بهبود در همچنین میدهد. افزایش خشن محیطهای با تماس در میکنند. عمل مؤثر بسیار فلزات اکسید پلیمر شیمیایی خواص روش به سیالن گروههای با شده اصالح Al 2 O 3 نانوذرات کارگرفته به PVC نانوکامپوزیتهای تهیه در مذاب پلیمرشدن پراکنش )SEM( پویشی الکترونی میکروسکوپ تصاویر شدند. که 10( )شکل دادهاند نشان پلیمری فاز در را نانوذرات از مناسبی ]37[. است شده مکانیکی خواص موثر بهبود سبب کوچکتر قبیل از مزایایی PVC به CaCO 3 نانوذرات افزایش ضربه به مقاومت افزایش شدن ژل زمان و ذوب محدوده شدن حذف براقیت و سطحی خواص بهبود کم دماهای در بهویژه و هوازدگی خواص بهبود قالب از خروج به مربوط مشکالت دارد همراه به را کلرید هیدروژن جذب در توجه درخور خواص ]5 39[ نتیجهگیری زمینه در مختلف پژوهشگران اخیر پیشرفتهای مطالعه این در این بر شد. بررسی مختلف نانومواد با PVC نانوکامپوزیتهای تهیه است: شده حاصل زیر نتایج اساس ایجاد به PVC برای مختلف نانوپرکنندههای از استفاده - اصلی پلیمر به نسبت یافته بهبود خواص با نانوکامپوزیتهایی است. شده منجر هیدروژن جاذب عنوان به جدید افزودنیهای این از برخی - و PVC تخریب دماهای افتادن تأخیر به سبب و میکنند عمل کلرید میشوند. کلرید هیدروژن آزادسازی بهبود کنار در ذرات توزیع و انتخابی نانوپرکننده نوع به بسته - مکانیکی خواص بهبود PVC نانوکامپوزیتهای گرمایی خواص مشاهده نیز شعله به مقاومت و سدگری نوری پایداری رئولوژی است. شده نانوکامپوزیتهای تولید در چالش مهمترین شد گفته که همانطور سطحی اصالح با است. پلیمر در نانوذرات مناسب توزیع پلیمری داد انجام گونهای به یکنواخت شکل به را توزیع این میتوان ذرات تقویتکننده فاز مناسب توزیع و شده جلوگیری ذرات تجمع از که فصل اصالح فرایندها این تمام در مهم نکته واقع در شود. فراهم و مناسب عاملی گروههای ایجاد با نانوذرات و پلیمر بین مشترک یکنواخت توزیع سبب سطحی فرایندهای از استفاده است. سازگار 58

10 مقاالت علمی انتظارات در این نانوکامپوزیتها برآورده نشده و در راستای پیشرفت فناوری باید برای این کار اقدام کرد. مراجع نانوکامپوزیتهای پلیوینیل کلرید: بررسی اجمالی... فصلنامه علمي-ترويجي سال هفتم شماره 1 بهار Wilkes C.E., Summers J.W., and Daniels C.A., PVC Handbook, Hanser Verlag, Munich, , Folarin O.M. and Sadiku E.R., Thermal Stabilizers for Poly(vinyl chloride): A Review, Int. J. Phys. Sci., 6, , Vikas M., Functional Polymer Nanocomposites with Graphene: A Review, Macromol. Mater. Eng., 229, , Zare Y., New Models for Yield Strength of Polymer/Clay Nanocomposites, Compos. Part B: Eng., 73, , Gilbert M., Poly(vinyl chloride) Based Nanocomposites, Advances in Polymer Nanocomposites Types and Applications, Woodhead, Cambridge, UK., , Feldman D., Poly(vinyl chloride) Nanocomposites, J. Macromol. Sci., Pure Appl. Chem., 51, , Liu C., Luo Y.F., Jia Z.X., Guo B.C., and Jia D.M., Enhancement of Mechanical Properties of Polyvinyl Chloride by Polymethyl Methacrylate Grafted Halloysite Nanotube, Express Polym. Lett., 5, , Haider S., Kausar A., and Muhammad B., An Overview of Various Sorts of Polymer Nanocomposite Reinforced with Layered Silicate, Polym. Plast. Technol. Eng., 55, , Sajjadi Jazi S.H., Bagheri R., and Nasr Esfahany M., The Effect of Surface Modification of (Micro/Nano)-Calcium Carbonate Particles at Various Ratios on Mechanical Properties of Poly(vinyl chloride) Composites, J. Thermoplast. Compos. Mater., 28, , Gehlen1 A., Ornaghi Junior H.L., Vinicius Pistor1 V., Jose Antonio Covas J.N., Mara Zeni1 M., and Zattera A.J., Influence of Different Organomodified Clays on the Viscoelastic Response of Ethylene Vinyl Acetate/Poly(vinyl chloride)/organoclay Nanocomposites, J. Elastomers Plast., 47, , Zhang H.M., Zhang S., Stewart P., Zhu C., Liu W., Hexemer A., Schaible E., and Wang C., Thermal Stability and Thermal Aging of Poly(vinyl chloride)/mgal Layered Double Hydrox- فاز تقویت کننده در بستر پلیمری میشود که افزایش مدول و استحکام نانوکامپوزیت را به دنبال دارد. اگرچه هنوز هم تمام ides Composites, Chin. J. Polym. Sci., 34, , Cui Y., Kumar S., Rao Kona B., and van Houcke D., Gas Barrier Properties of Polymer/Clay Nanocomposites, RSC Adv., 5, , Waché R., Klopffer M., and Gonzalez S., Characterization of Polymer Layered Silicate Nanocomposites by Rheology and Permeability Methods: Impact of the Interface Quality, Oil Gas Sci. Technol. Rev. IFP Energies Nouvelles, 70, , Sedaghat S., Synthesis of Polyvinyl Chloride/MMT Nanocomposites and Evaluation of their Morphological and Thermal Properties, International Conference on Nanotechnology: Fundamentals and Applications, Prague, Czech Republic, 312, August 11-13, Pagacz J. and Pielichowski K., PVC/MMT Nanocomposites, DSC with Stochastic Temperature Modulation Study at Glass Transition Region, J. Therm. Anal. Calorim., 111, , Zheng X. and Gilbert M., Structure and Properties of Poly(vinyl chloride)/montmorillonite Composites Produced from Plastisols, J. Vinyl Addit. Technol., 22, , Sarfaraz A., Farooq Warsi M., Sarwar M.I., and Ishaq M., Improvement in Tensile Properties of PVC Montmorillonite Nanocomposites through Controlled Uniaxial Stretching, Bull. Mater. Sci., 35, , Fang Y., Wang Q., Guo C., Song Y., and Cooper P.A., Effect of Zinc Borate and Wood Flour on Thermal Degradation and Fire Retardancy of Polyvinyl Chloride (PVC) Composites, J. Anal. Appl. Pyrol., 100, , Kong Q.H., Zhang J.H., Ma J.J., Yi C.W., Li F.C., Liu H., and Lu W.L., Flame Retardant and Smoke Suppressant of Fe-organophilic Montmorillonite in Polyvinyl Chloride Nanocomposites, Chinese J. Chem., 26, , Wan C., Qiao X., and Zhang Y., Effect of Different Clay Treatment on Morphology and Mechanical Properties of PVC-Clay Nanocomposites, Polym. Test., 22, ,

11 مقاالت علمی 21. Turu E.M., Kolawole E.G., Gimba C.E., Dallatu Y.A., and Yerima Y., Effect of Fired Clay on the Physical and Mechanical Properties of Un-plasticized Poly(vinyl chloride) Composite, J. Am. Chem. Soc., 3, 20-28, Essawy H.A., Abd El-Wahab N.A., and Abd El-Ghaffar M.A., PVC-laponite Nanocomposites: Enhanced Resistance to UV Radiation, Polym. Degrad. Stabil., 93, , Du Y., Gao J., Yang J., and Liu X., Dynamic Rheological Behavior And Mechanical Properties of PVC/O-POSS Nanocomposites, Polym. Plast. Technol. Eng., 51, , Lan T. and Beye G., Polymer Nanocomposites, Springer International, Switzerland, Ch. 12, , Liu S.T., Zhang P.P., Yan K.K., Zhang Y.H., Ye Y., and Chen X.G., Sb-intercalated Layered Double Hydroxides - Poly(vinyl-chloride) Nanocomposites: Preparation, Characterization, and Thermal Stability, J. Appl. Polym. Sci., 132, 1-7, Yu J., Sun L., Ma C., Qiao Y., and Yao H., Thermal degradation of PVC: A Review, Waste Manage., 48, , Huang N.H. and Wang J.Q., A New Route to Prepare Nanocomposites Based on Polyvinyl Chloride and Mg Al Layered Double Hydroxide Intercalated with Lauryl Ether Phosphate, Express Polym. Lett., 3, , Zhang Z., Zhu M., Sun B., Zhang Q., Yan C., and Fang S., The Effect of Hydrotalcite and Zinc Oxide on Smoke Suppression of Commercial Rigid PVC, J. Macromol. Sci., Part A: Pure Appl. Chem., 43, , Gao F., Advances in Polymer Nanocomposites: Types and Applications, Woodhead, Sawston, Cambridge, , Hyunwoo K., Abdala A.A., and Macosko C.W., Graphene/ Polymer Nanocomposites, Macromolecules, 43, , Potts J.R., Dreyerb D.R., Bielawskib C.W., and Ruoff R.S., Graphene-based Polymer Nanocomposites, Polym. J., 52, 5-25, Horacio J. and Martinez G., Importance of Covalent Linkages in the Preparation of Effective Reduced Graphene Oxide- Poly(vinyl chloride) Nanocomposites, Macromolecules, 44, , Kiang C. and Pumera C.M., Carbocatalysis: The State of Metal-Free Catalysis", Chem. Eur. J., 21, , Mudassir H. and Lee M., Enhancement of the Thermo-mechanical Properties and Efficacy of Mixing Technique in the Preparation of Graphene/PVC Nanocomposites Compared to Carbon Nanotubes/PVC Materials, Prog. Nat. Sci. Mater. Int., 24, , Chipara M., Cruz J., Edgar R., Alarcon J., Mion T., Chipara D.M., Ibrahim E., Tidrow S.C., and Hui D., Polyvinylchloride-Single-Walled Carbon Nanotube Composites Thermal and Spectroscopic Properties, J. Nanomater., 2012, 1-6, Sokhandani P., Abdi M.A., Mehmandoust S.G., Babaluo A.A., Mehdizadeh R., Rezaei M., and Rakhshani M., Effects of Carbon Coated Titanium Dioxide Nanoparticles as a Photo Stabilizer on the Photodegradation of Rigid Poly(vinyl chloride), J. Appl. Polym. Sci., 131, 1-9, Bonadies I., Avella M., Avolio R., Carfagna C., Errico M.E., and Gentile G., Poly(vinyl chloride)/caco 3 Nanocomposites: Influence of Surface Treatments on the Properties, J. Appl. Polym. Sci., 122, , Nikam P.N. and Pawde S.M., Effect of Concentration of Nano- Al 2 O 3 on Mechanical and Dielectric Properties of Plasticized Poly(vinyl chloride) Nanocomposites, Int. J. Chem. Technol. Res., 6, , Yun-xiang Z., Mechanical and Thermal Properties of Nanosized Titanium Dioxide Filled Rigid Poly(vinyl chloride), Chinese J. Polym. Sci., 31, , نانوکامپوزیتهای پلیوینیل کلرید: بررسی اجمالی... فصلنامه علمي-ترويجي سال هفتم شماره 1 بهار