44 شماره 57 سنتز نانو کامپوزیت پلیمتیل استایرن/ نانوذرات اکسید روی )ZnO( به روش پلیمریزاسیون درجا )همزمان( 2 مجتبي عباسيان 1 و 2* سعید یگانه فتحی 1 و علیرضا ختایی 1 -دانشكده شيمي دانشگاه پيام نور تهران ايران 2 -دانشكده فناوريهاي نوين دانشگاه بناب بناب ايران 2 -دانشکده شیمی گروه شیمی کاربردی دانشگاه تبریز تبریز ایران m_abbasian20@yahoo.com سال بيست و چهارم شماره 77 صفحه 44-52 1393 تاريخ دريافت مقاله: 90/4/4 تاريخ پذيرش مقاله: 91/12/13 چكيده در این کار نانوکامپوزیت پلی متیل استایرن/ اکسید روی با استفاده از پلیمریزاسیون رادیکالی درجا سنتز گردید. نانو ذرات اکسید روی )ZnO( استفاده شده به روش رسوب گیری سنتز شد. ذرات بهدست آمده با استفاده از روش پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی پویشی مورد شناسایی قرار گرفت. قطر اندازه ذرات برابر 23 nm میباشد. سپس سطح نانوذرات بهوسیله جفتکننده سیالنی اصالح گرديد تا پخش شدگی خوب و امتزاجپذیری خوبی بین ذرات معدنی و ماتریکس پلیمری ایجاد گردد. سپس نانوذرات اصالح شده با معرف سیالنی در منومر متیل استایرن پخش گردید و پلیمریزاسیون رادیکالی درجا در حضور آغازگر رادیکالی AIBN انجام گرفت. مواد حاصل بهوسیله روشهای UV-Vis FT-IR TEM SEM XRD و HNMR مورد شناسایی قرار گرفت. نقش نانو ذرات اکسید روی بر روی خواص حرارتی و دمای شیشهای پلی متیل استایرن با استفاده از تکنیکهای TGA و DSC مورد بررسی قرار گرفته است. واژههاي كليدي:نانوذرات اکسید روی اصالح سطحی نانوکامپوزیت پلیمتیل استایرن پلیمریزاسیون درجا مقدمه در سالهای اخیر نانوذرات اکسید روی و تیتانیوم دیاکسید به خاطر خواص ویژه کاربردهای زیادی در زمینههای مختلف از جمله تهیه نانوکامپوزیتهای پلیمری پیدا کردهاند ]3-1[. نانو ذرات روی اکسید يکي از نانو ذرات معدني پرکاربرد میباشد که به دلیل خواص فيزيکي و شيميايي مناسب خود مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. از جمله خواص ویژه نانوذرات ZnO ميتوان به پايداري شيميايي باال ثابت دي الکتريک پایین ضريب کوپل الکترومکانيکي باال فعاليت کاتاليزوري باال جذب نور زير قرمز و فرا بنفش و خاصيت ضد باکتري اشاره کرد. بنابراين نانوذرات ZnO بهطور بالقوه ميتواند در کاتاليزورها حسگرهاي گاز نيمه رساناها وسايل پيزوالکتريک نمايش نشر میدان و مواد عايق اشعهUV بهکار رود ]6-4[. تهیه نانوکامپوزیتهای پلیمری به کمک نانو ذرات ZnO میتواند خواص نوري و مکانيکي پليمرها را به دلیل بر هم کنش قوي دروني بين پليمر آلي و نانو ذرات معدني اندازه کوچک نانو ذرات ناحيه سطحي بزرگ و اثر کوانتومي بهبود بخشد ]5 و 7[. از اين رو اين
45 سنتز نانو کامپوزيت پلیمتيل... نانو کامپوزيتها ميتوانند به طور وسيعي در پوششها الستيکها پالستيکها بسته بنديها )مهر و موم کنندهها( الياف ها و ديگر موارد بهکار روند ]4[. برای همین مطالعات زیادی جهت بررسی رسوب دهی ZnO در محیط آبی کنترل مورفولوژی خواص فیزیکی و شیمیایی و اندازه کریستالهای تشکیل شده انجام گرفته است ]8 و 9[. با وجود این استفاده از نانوذرات بهدلیل تمایل زیاد آنها به چسبندگی و تولید تودههای تجمع یافته به دلیل چگالی سطحی بسیار زیاد با محدودیتهایی مواجه است. بنابراین اتصال پلیمر به سطح نانوذرات قابلیت پراکندگی و پخششدگي آنها را در حاللهای آلی بهبود میبخشد. همچنین این کار باعث افزایش سازگاری نانوذرات در ماتریکس پلیمری شده و این سازگاری قابلیتهای بسیار زیادی به نانو کامپوزیتهای پلیمری در صنایع مختلف میدهد ]16-10[. جهت اتصال پلیمر به سطح نانوذرات از اصالح )جفت( کنندههای مختلف مانند جفتکننده سیالنی استفاده میشود. جفتکننده سیالنی دارای یک انتهای فعال جهت واکنش با گروههای هیدروکسیل موجود در سطح نانوذرات ZnO و یک انتهای دارای گروه وینیلی جهت انجام پلیمریزاسیون رادیکالی میباشد ]17[. در کار حاضر از اصالحکننده سیالنی 3- متاکریل اوکسی پروپیل تری متوکسی سیالن )MPS( 1 جهت اصالح سطح نانوذرات استفاده شد. پس از اصالح سطح نانوذرات پلیمرهای مختلفی شامل پلیمرهای پلی استایرن پلی متیل متاکریالت )انواع آکریالتها( ]18[ پلی آکریلونیتریل و پلیمرهای اپوکسی را میتوان برای تهیه نانوکامپوزیت بهکار برد. پلی استایرن از جمله پلیمرهای پرکاربرد در صنعت میباشد که در صنايع خودروسازي صنايع الكترونيك و صنعت بستهبندي کاربرد دارد ]1 و 2[. همچنین متیل استایرن جایگاه خاصی از نظر سنتزی در پلیمریزاسیون دارد و زمینه مناسبی را برای پلیمریزاسیون دیگر منومرها بر روی این پلیمر فراهم میآورد. روشهای مختلفی برای سنتز نانوکامپوزیت مورد استفاده قرار گرفته که از آن جمله میتوان به روش پلیمریزاسیون درجا ]20-17[ اختالطمحلول ]5 و 21 [ و اختالط در حالت مذاب ]24-22[ اشاره کرد. دمیر و همکاران طی واکنش پلیمریزاسیون تودهای 2 نانوکامپوزیت پلیمتیل متاکریالت همراه با ZnO اصالح شده را تهیه کردند. بررسی آنها نشان داد که نانوکامپوزیت حاصل مقاومت خوبی در برابر حرارت از خود نشان میدهد ]25[. نانوکامپوزیت پلی متیل استایرن/ نانوذرات اکسید روی به روش پلیمریزاسیون درجا سنتز گردید. بررسیها نشان میدهد که پلیمر حاصل دارای خاصیت نوری )جذب نور فرابنفش( میباشد و افزایش مقاومت در برابر حرارت را نشان میدهد. بخش تجربی مواد استفاده شده منومر متیل استایرن )Merck( با کلسیم هیدرید خشک شد و تحت خالء تقطیر گردید. آغازگر رادیکالی AIBN ا )Fluka( قبل از استفاده خالصسازی شد. اصالحگر سیالنی )3- متاکریل اوکسی پروپیل تری متوکسی سیالن( )MPS( نیز از شرکت Merck خریداری شد. اتانول خالص )Merck( به عنوان حالل بهکار گرفته شد. دستگاهها و روشها طيف FT-IR با استفاده از طيف سنج زير قرمز تبديل فوريه SHIMADZU مدل 8400S با تهيه قرص KBr ثبت شد. طيفهاي HNMR و CNMR با استفاده از طيف سنج مغناطيسي CDCl 3 ثبت گردید. هسته MHz Bruker ا 400 در حالل خواص گرمايي نمونهها به وسيله گرماسنج پويشي تفاضلي اندازهگيري شد. کاليبره کردن دستگاه با اينديم و نقره صورت گرفت. از ظرف آلومينيومي خالي به عنوان مرجع و جو نيتروژن استفاده گرديد. نمونه با وزن تقريبيgr 0/3 با سرعت 10 C/min در گستره دمايي 30-250 C پويش شدند. از روي دمانگاشت به دست آمده دماهاي ذوب و انتقال شيشهاي معين شد. دماي انتقال شيشهاي به عنوان نقطه ميانه بين شروع و پايان تغييرات منحني در جريان گرمايي در نظر گرفته شد. به منظور مطالعه ريز ساختار نانوکامپوزيت و براي تعيين نحوه پراکنش اليههاي الپونيت از آزمون پراش پرتو X استفاده شد. براي انجام آزمون مولد پرتو X در 40 kv و 40 ma تنظيم 1. 3-methacryloxyloxypropyl trimethoxy silane 2. Bulk
46 شماره 57 گرديد و نمونهها در معرض پرتو X با طول موج 0/1539 nm قرار گرفتند. پرتوهاي بازتابشي از نمونه در دماي محيط و در محدوده زاويه 1-20 =θ 2 جمعآوري و نمودارهاي مربوط به شدت بازتابش آنها رسم شد. سرعت انجام آزمون minا/ 1 و اندازه گامها 0/05 بود. دستگاه مافوق صوت مدل HD 3200 با پروب 13 TT ساخت كشور آلمان مورد استفاده قرار گرفت. براي بررسي نحوه پراکنش اليههاي الپونيت در ترپليمر ساخته شده دستگاه ميکروسکوپ الکتروني عبوري EM900-Zeiss ساخت آلمان واقع در دانشگاه تبریز به کار گرفته شده است. شناسایی مورفولوژی و ساختار نمونه در دانشگاه شیراز و بهوسیله دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری )TEM( مدل Philips CM10 TEM انجام گرفت. روش نوبلور کردن آزوبیس ایزوبوتیرو نیتریل )AIBN( آغازگر آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل ماده سفید رنگ و کریستالی به فرم پودر با نقطه ذوب 103 C است که بر اثر ضربه منفجر میشود. تخلیص آن توسط نوبلور کردن در اتانول صورت میگیرد. برای این منظورgr 5 آغازگر AIBN در 30 cc اتانول بازروانی گردید. سپس محلول در حالت گرم صاف شد. محلول زیر صافی در یک بشر در حمام آب یخ قرار داده شد. بهتدریج بلورهای سوزنی شکل آغازگر شروع به رشد نمود که بلورها با قیف بوخنر صاف شده و در دمای اتاق تحت شرایط خال خشک و جمعآوری گردید. سنتز نانوذرات ZnO نانوذرات ZnO به روش رسوبدهی طبق مطالعات مختلف سنتز شد ]9-6[. بدین صورت که ابتدا محلول )1( شامل Zn(NO 3 در يك ليتر آب مقطر ) 2.6H 2 0/1 از ترکیب O میباشد و تمامی ترکیبات مثل این مورد تهیه شدهاند. Na 2 حل شده در CO 3 پس محلول )2( شامل 0/12 مول آب مقطر تهیه شد. سپس محلول )1( تحت همزدن به محلول )2( اضافه شد. رسوب سفید رنگ حاصل بهوسیله سانتریفوژ با دور باال جداسازی و چندین بار با آب و اتانول شسته شد. پس از خشک کردن نانوذرات با پختن در دمای باال به مدت 3 ساعت تهیه گردیدند. اصالح سطح نانوذرات بهوسیله جفتکننده سیالنی )MPS( 1grاZnO ا 2 cc جفتکننده سیالنی و 50 cc اتانول مطلق در یک بالن ریخته شد و تحت رفالکس و همزدن در دمای 70 C قرار گرفت. بعد از واکنش سوسپانسیون سانتریفوژ شد و رسوب پس از جداسازی توسط اتانول چندین بار شسته و در نهایت تحت خالء خشک شد. واکنش اصالح سطح نانوذرات در شکل 1 آورده شده است. شکل 1- مکانيسم واکنش جفت کننده سيالني با گروه هيدروکسيل بر روي ZnO )دايره سياه رنگ( تهیه نانوکامپوزیت پلی متیل استایرن/ نانوذرات اکسید روی از طریق پلیمریزاسیون رادیکالی درجا مقدار معینی از نانوذرات اصالح شده در 40 cc تولوئن بهوسیله اولتراسونیک پخش شد. سپس 160mg آغازگر رادیکالی AIBN به محلول اضافه شد و محلول تحت همزدن قرار گرفت. پس از رسیدن دما به 70 C متیل استایرن به آرامی به آن اضافه شد و واکنش به مدت 12 ساعت در دمای 75 C تحت آرگون انجام گرفت. سپس محلول در متانول رسوبگیری شد و نانوکامپوزیت حاصل تحت خال خشک گرديد. واکنش پلیمریزاسیون از سطح نانوذرات روی اکسید در شکل 2 آورده شده است. نتایج و بحث شناسایی نانوذرات ZnO با استفاده از پراش پرتو ایکس )XRD( با طول موج 1/5406=λ Aº انجام گرفت و پیکها با نمونه استاندارد با کد 5-0664 مقایسه شدند. طبق شکل 3 پیکها کامال منطبق بر محل پیکهای نمونه استاندارد )خطوط عمودی( میباشد. بنابراین نمونه دارای ساختارهگزاگونالی )zincite( هستند. میانگین اندازه کریستالها )D( طبق رابطه )1( Debeye-Scherrer محاسبه شد ]4[. قطر میانگین محاسباتی طبق این رابطه در حدود 23nm بهدست آمد. D=Kλ / (βcosθ( )1(
47 سنتز نانو کامپوزيت پلیمتيل... شکل 2 واکنش پلیمریزاسیون رادیکالی از سطح نانوذرات اکسیدروی 30 40 50 60 70 شکل 3- طیف XRD نانوذرات ZnO به همراه نمونه استاندارد تصویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی پویشی )SEM( نیز تاییدکننده اندازه ذرات محاسبه شده با استفاده از این رابطه است. البته بهدلیل چگالي سطحی باالی نانوذرات و تمایل به تجمع ]6[ تودههایی نیز در تصویر دیده میشود )شکل 4 (. نانوذرات پس از اصالح سطحی با طیف سنجی FT-IR مورد بررسی قرار گرفت که طیفهای FT-IR نانوذرات اكسيدروي خالص و اصالح شده با اصالح کننده سیالنی در شکل 5 رسم شده است. پیک تیز در ناحیه 1- cm 880 در شکل )5- الف( مربوط به ارتعاش کششیZn-O-Zn میباشد که در اثر حرارت دونانوذرهاکسیدرویباازدستدادنیکمولکولآببهیکدیگر متصل شدهاند. پیکهای موجود در 1165 1720 2931 3423 1-945 cm 815 به ترتیب مربوط به پیکهای ارتعاش کششی CH 2 ارتعاش کششی OH در سطح ZnO ارتعاش کششی ارتعاشکششیمتقارنZn-O-Si C=O ارتعاشکششیSiOH وSi-O-Si میشد ]4 و 6 [. بنابراین نتایج نشان میدهد که اصالح سطحینانوذراتباموفقیتانجامگرفتهاست.همچنینحاللیت ومیزانپراکندگینانوذراتدردوحاللآبواتانولموردبررسی قرار گرفت. شکل 6 مربوط به میزان پراکندگی ذرات خالص و اصالح شده در اتانول خالص می باشد. همانطور که مشاهده میشود نانوذرات خالص)سمت راست( در اتانول پس از چند دقیقه تکان دادن رسوب میکند در حالی که نانوذرات اصالح شده )سمت چپ( در همین حالل میزان پراکندگی خوبی نشان میدهد.شکل 7 نیزمیزان پراکندگیذراتدرآبرانشان میدهد. مطابق شکل نانوذرات خالص اکسیدروی پس از چند دقیقه تکان دادن به آرامی رسوب میکنند )سمت راست( در حالی که نانوذرات اصالح شده با جفتکننده سیالنی خاصیت آبگریز پیدا کرده و تشکیل یک سوسپانسیون در سطح آب میدهد )سمت چپ(. نانوکامپوزیت تهیه شده توسط طیف سنجی NMR همچنین آنالیز گرما وزن سنجی )TGA( و کالریمتری تفاضلی پویشی )DSC( مورد بررسی قرار گرفت. شکلهاي 8 و 9 طیفهای 1 HNMR را به ترتیب برای پليمتيل استایرن و نانوکامپوزیت آن با نانوذرات اکسید روی نشان میدهد. همانگونه که انتظار میرود پیکهای متیلنی مربوط به گروه جفت کننده سیالنی در سطح نانوذرات بهدلیل پوشیدگی توسط گروههای متیلن پلیمر دیده نمیشود. تنها شدت پیکها در گونه نانوکامپوزیت کاهش یافته که احتماال به دلیل حضور نانوذرات نیمه رسانای اکسیدروی در پلیمر میباشد. با توجه به مقدار وارد شدن نانوذرات اکسیدروی در ماتریکس پلیمر میزان حاللیت نانوکامپوزیت نیز تغییر مییابد.
48 شماره 57 شکل 4- تصویر SEM نانوذرات سنتز شده 100 80 60 40 20 الف )%( ميزان عبور 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 ( -1 )cm عدد موجي 100 95 90 85 80 ب )%( ميزان عبور 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 ( -1 )cm عدد موجي شکل 5 - طیف FT-IR نانوذرات ZnO الف( خالص و ب( اصالح شده با MPS شکل 6- نانوذرات اکسیدروی خالص )راست( و اصالح شده )چپ( در اتانول خالص شکل 7- نانوذرات خالص )راست( و اصالح شده )چپ( در آب مقطر
49 سنتز نانو کامپوزيت پلیمتيل... 9 8 7 6 5 4 3 2 1 قسمت در میلیون شکل 8- طیف NMR پلی متیل استایرن 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 قسمت در میلیون شکل 9- طیف NMR نانو کامپوزیت پلی متیل استایرن/ ZnO با افزایش نانوذرات در ماتریکس پلیمر علیرغم افزایش مقاومت حرارتی پلیمر میزان حاللیت نانوکامپوزیت کاهش پیدا میکند. جهت بررسی خواص حرارتی نانوکامپوزیت نمودارهای TGA نمونه با نمونه خالص مقایسه شد. همانطور که در شکل 10 مشاهده میشود حضور نانوذرات اكسيدروي )%5 وزنی( در نانوکامپوزیت باعث افزایش دمای آغازین تخریب پلیمر نسبت به گونه خالص )بدون نانوذرات اكسيدروي( گردیده است. بنابراین وجود نانوذرات در پلیمر باعث افزایش در مقاومت حرارتی پلیمر شده است. همچنین طبق شکل میزان کاهش وزن با افزایش دما در نانوکامپوزیت حاصل نسبت به گونه خالص سرعت كمتري دارد. بنابراین روش بهکار رفته )پلیمریزاسیون درجا( باعث بهبود پخش پذیری و افزایش سازگاری نانوذرات اكسيدروي در بافت پلیمری گردیده و باعث افزایش مقاومت حرارتی پلیمريزه شده است ]5[. هر چه وارد شدن نانوذرات در ماتریکس پلیمر بیشتر باشد افزایش قابلیت گرمایی نانوکامپوزیتمحسوسترخواهدبود. جهت بررسی تاثیر نانوذرات در میزان بلورينگي پلیمر هر دو گونه نانوکامپوزیت و پلیمر خالص توسط تکنیک DSC مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار پلیمر خالص طبق روش پلیمریزاسیون مورد استفاده برای تهیه نانوکامپوزیت به عنوان نمونه شاهد سنتز گردید. همانطور که در شکل 11 مشاهده میشود پلیمر خالص پلیمتیل استایرن دارای دمای تبدیل شیشهای پایین در حدود 72 C میباشد. این مقدار حتی کمتر از پلی استایرن )با دمای تبدیل شیشهای در حدود 99 C( میباشد که این بهدلیل حضور گروههای متیل در موقعیت پارای گروه فنیل افزایش بینظمی در زنجیر پلیمری و در نتیجه کاهش بلورينگي پلیمر و همچنین متاثر از شرایط پلیمریزاسیون )پلیمریزاسیون رادیکالی در حضور )AIBN میباشد. دمای تبدیل شیشهای نانوکامپوزیت حاصل افزایش چشمگیری داشته و به حدود 99/2 C رسیده است. این تغییر نشان میدهد که با افزایش نظم زنجیرهای پلیمری در حضور نانوذرات ZnO انرژی کریستالیزاسیون افزایش یافته و باعث باال رفتن دمای تبدیل شیشهای شده است ] 5 و 17 [. نقطه ذوب نانوکامپوزیت حاصل و پلی متیل استایرن گزارش نشده است. برای پلیمرهایی با بلورینگی کم تغییرات بسیار اندکی درخواص نقطه ذوب پلیمرها مشاهده میشود. در پلیمر و نانوکامپوزیتهای پلیمری سنتز شده خواص آمورف پلیمر بر خواص کریستالی پلیمرها غالب بوده و تغییرات نقطه ذوب مشخص ایجاد نمیگردد. جهت بررسی میزان فعالیت نوری نانوذرات نانوذرات حاوی پلیمر پیوند یافته با حل کردن پلیمر و سپس سانتریفوژ کردن با دور باال از نانوکامپوزیت جدا شد و همراه با نانوذرات خالص)اصالح نشده( و نانوذرات اصالح شده با جفت کننده سیالنی مورد بررسی قرار گرفت. این کار با بررسی میزان جذب نور فرابنفش )UV( انجام شد.
50 شماره 57 همانگونه که در شکل 12 مشاهده میشود با افزایش میزان استخالف بر سطح ذرات میزان جذب نور UV نیز کاهش مییابد. علت این کاهش میتواند به دلیل تراکم گروههای پلیمری موجود در سطح نانوذرات باشد که با ممانعت از رسیدن نور به سطح ذرات باعث کاهش میزان جذب نور فرابنفش میشود. این میزان تراکم در نانوذرات اصالح شده با جفت کننده سیالنی کمتر بوده و در نتیجه میزان جذب افزایش مییابد ]6 و 9[. الف ب )%( وزن 120 100 80 60 40 20 الف ب 0 0 100 200 300 400 500 600 700 )C ( دما شکل 10- نمودار ترموگراویمتری )TGA( برای الف( پلی متیل استایرن و ب( نانوکامپوزیت پلی متیل استایرن/ ZnO )mg( وزن 0/3 0/2 0/1 0-0/1-0/2-0/3-0/4 50/0 100/0 )C ( دما 150/0 200/0 شکل 11- نمودار کالریمتری پویشی تفاضلی برای الف( پلی متیل استایرن و ب( نانوکامپوزیت پلی متیل استایرن/ )%5 ZnO وزنی( 1/000 الف ب 0/500 میزان جذب ج 0/000 300/00 400/00 500/00 600/00 700/00 )nm( طول موج شکل 12- طیف جذب UV برای سه گونه نانوذرات ZnO الف( خالص ب( اصالح شده با جفت کننده سیالنی و ج( پیوند یافته به پلیمر
51 سنتز نانو کامپوزيت پلیمتيل... نتیجهگیری با توجه به نتایج بهدست آمده نانوذرات ZnO با اندازه متوسط کریستال در حدود 23 nm سنتز شد. اندازه نانوذرات سنتز شده توسط تکنیک XRD و تصویر SEM مورد تایید گرفت. اصالح سطح نانوذرات در حالل اتانول انجام شد و با طیف سنجی FTIR مورد تایید قرار گرفت. اصالح سطح نانوذرات باعث بهبود پخششوندگی آنها و در نتیجه افزایش سازگاری در بافت پلیمر گرديد. همچنین نانوذرات اکسیدروی بهکار رفته در پلیمر باعث افزایش مقاومت حرارتی و ایجاد خاصیت جذب نور فرابنفش در پلیمر شد. چنین خواصی موجب گسترش استفاده ازپلیمرها درصنعتبستهبندیوسایرصنایع وابسته خواهد شد. باید توجه داشت که در تهیه کامپوزیتهای پلیمر/ ZnO جلوگيري از تجمع ذرات بايد مورد توجه قرار گیرد. هرچه ميزان تجمع ذرات بيشتر باشد کيفيت کامپوزيت پايين آمده و در نتيجه خواص آن از جمله خواص حرارتی و مکانيکي آن کاهش خواهد يافت. بنابراين ميتوان با استفاده از اصالح کنندهها به آنها خاصيت چربي دوستي )آب گريزي( مراجع داد تا از تجمع آنها جلوگيري شود. به عالوه نشان داده شده است که نانوذرات پیوند یافته به ماکرومولکولها هنگامی که در بافت پلیمری پخش میشوند یک سری ساختارهای ناهمسان در اثر خود تجمعی پیدا می کنند. نتایج تئوری و شبیهسازی نشان میدهد که این پدیده نمایانگر یک تعادل بین انرژی بهدست آمده از نزدیکی هسته نانوذرات و آنتروپی حاصل از پیچش پلیمرهای پیوند یافته میباشد. همچنین نانوذرات اصالح شده ساختارهای انعطافپذیری را برای کارهای عملی مهم ازجمله تهیه نانوکامپوزیتهای پلیمری با خواص مکانیکی تقویت شده فراهم میآورد ]26[. عالئم و نشانهها PMSt: Polymethylstyrene PSt: Poly Styrene AIBN: 2, 2 -azobis Isobutyronitrile XRD: X-Ray Diffraction SEM: Scanning Electron Microscopy TGA: Thermo-Gravimetric Analysis [1]. Rong Y., Chen H. Zh., Wu G. and Wang M., Preparation and characterization of titanium dioxide nanoparticle/ polystyrene composites via radical polymerization, Mater. Chem. Phys., Vol. 91, pp. 370 374, 2005. [2]. Zan L., Tian L., Liu Zh. and Peng Zh., A new polystyrene TiO 2 nanocomposite film and its photocatalytic degradation, Appl. Cat. A: General., Vol. 264, pp. 237 242, 2004. [3]. Zhao H. and K.Y Li R., A study on the photo-degradation of zinc oxide (ZnO) filled polypropylene nanocomposoites, Polym., 47, pp. 3207 3217, 2006. [4]. Hong R. Y., Chen L. L., Li J. H., Li H. Z., Zheng Y. and Ding J., Preparation and application of polystyrenegrafted ZnO nanoparticles, Polym. Adv. Technol., 18, pp. 901 909, 2007. [5]. Chae D. W. and Kim B. C., Characterization on polystyrene/zinc oxide nanocomposites prepared from solution mixing, Polym. Adv. Technol., 16, pp. 846 850, 2005. [6]. Hong R. Y., Li J. H., Chen L. L., Liu D. Q., Li H. Z., Zheng Y. and Ding J., Synthesis, surface modification and photocatalytic property of ZnO nanoparticles, Powder Technol., 13, pp. 426 432, 2009. [7]. Chen J. H, Cheng Ch. Y., Chiu W. Y., Lee Ch. F. and Liang N. Y., Preparation and properties of polymer/zinc oxide nanocomposites using functionalized zinc oxide quantum dots, Eur. Polym. J., 44, pp. 3430 3438, 2008. [8]. Agrawal M., Pich A., Zafeiropoulos N. E., Gupta S., Pionteck J., Simon F. and Stamm M., Polystyrene-ZnO composite particles with controlled morphology, Chem. Mater., 19, pp. 1845-1852, 2007. [9]. Li Y. Q., Fu Sh. Y. and Mai Y. W., Preparation and characterization of transparent ZnO/epoxy nanocomposites with high-uv shielding efficiency, Polym., 47, pp. 2127-2132, 2006.
52 شماره 57 [10]. Tang E., Cheng G. and Ma X., Preparation of nano-zno/pmma composite particles via grafting of the copolymer onto the surface of zinc oxide nanoparticles, Powder technol., 161, pp. 209-214, 2006. [11]. Abbasian M. and Mahi R., Synthesize of polymer silicate nanocomposites by In situ metal-catalyzed living radical polymerization, Polymer Composite, 33, pp. 933-939, 2012. [12]. Abbasian M. Esmaeily Shoja Bonab S. and Shahparian M., Synthesis of PMMA-graft-MAH-graft-PP/organoclay nanocomposites via Metal Catalyzed Radical polymerization and solvent blending methods, Polymer- Plastics Technology and Engineering, 51: pp. 1589-1597, 2012. [13]. Abbasian M. Jaymand M. and Esmaeily Shoja S., Synthesis and characterization of terpolymer derived from styrene, methylstyrene and polyaniline and its organoclay nanocomposite, Journal of Applied Polymer Science, 125, E131-E140, 2012. [14]. Abbasian M., Exfoliated Poly (styrene-co-methylstyrene) grafted- Polyaniline/LDH nanocomposite synthesized by solvent blending method, Journal of Applied Polymer Science, 122, pp. 2573-2582, 2011. [15]. Abbasian M., Mahi R., In-situ synthesis of polymer silica nanocomposites by living radical polymerisation using TEMPO initiator, Journal of Experimental Nanoscience, (http://dx.doi.org/10.1080/17458080.2012.714482, 2013. [16]. Abbasian M., Jaymand M., Ghadami M. Z. and Fathi A., Preparation of reactive and thermal stable hyperbranched graft copolymers/ clay nanocomposite via `Living free radical polymerization, International Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 6, pp. 168-179, 2010. [17]. Dzunuzuvic E., Jeremic K. and Nedeljkovic J. M., In situ radical polymerization of methyl methacrylate in a solution of surface modified TiO 2 and nanoparticles, Eur. Polym. J., 43, pp. 3719-3726, 2007. [18]. Liu P. and Wang T., Poly(hydroethyl acrylate) grafted from ZnO nanoparticles via surface-initiated atom transfer radical polymerization, Current. App. Phys., 8, pp. 66 70, 2008. [19]. Sun et al., Polymer nanocomposites including disperesed nanoparticles and inorganic nanoplatelets, US Patent., Pub. No.: US 2009/0029167 Al., Pub. Date: Jan. 29, 2009. [20]. Miyatake et al., Zinc oxide polymer nanocomposite and methouds of producing Zinc oxide polymer nanocomposite, US Patent., Pub. No.: US 2007/0004840 Al., Pub. Date: Jan. 4, 2007. [21]. Lifu Sh. C., Xiao H. N. and Li Y. P., Thermal analysis and degredation mechanism of polyacrylate/zno nanocomposites, Polym. Degrad. Stab., 87, pp. 103-110, 2005. [22]. Xu L. and Yang M., In situ compatibilization of polypropylene and polystyrene-grafted nano-sized TiO 2 in the presence of Friedel Crafts catalyst, Mater. Lett., 62, pp. 2607 2610, 2008. [23]. Ma Ch. Ch. M, Chen Y. J. and Kuan H. Ch., Polystyrene nanocomposite materials: preparation, Morphology, and Mechanical, Electrical, and Thermal Properties, Journal of Appl. Polym. Sci., 98, pp. 2266 2273 2005. [24]. Wacharwichanant S. and Photphongsai A., The study of morphology and mechanical properties of compatibilized polypropylene/zinc oxide composites, J. Sol. Mech. Mater. Eng., 1, pp. 1231-1237, 2007. [25]. Demir M. M., Memesa M., Castignolles P. and Wegner G., PMMA/Zinc oxide nanocomposites prepared by in-situ bulk polymerization, Macromol. Rapid Commun., 27, pp. 763 770, 2006. [26]. Kumar et al., Anisotropic self-assembly of spherical polymer-grafted nanoparticles, Nature Mater., 8, 354-359, 2009.