عنوان پایان‌نامه
تهیه و مطالعه کامپوزیت ها و نانو کامپوزیت ها ی کاه برنج بنزیله/ پلی لاکتاید / خاک رس نانو
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K26;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73024;کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K26;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73024
- تاریخ دفاع
- ۰۷ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- منا قربانی چابکی
- استاد راهنما
- جمشید محمدی روشنده, بابک کفاشی
- چکیده
- چکیده: در این پژوهش کامپوزیتها و نانوکامپوزیتهایی بر پایهی پلی(لاکتیک اسید)(PLA) و کاه برنج اصلاح شده(BRS) که خواص گرمانرمی پیدا کرده ساخته شد. بدین شکل که ابتدا در ساختار شیمیایی کاه با جایگزینی مولکول بنزیل به جای هیدروکسیلهای موجود در سلولز و دیگر اجزای کاه، خواص گرمانرمی ایجاد شده، سپس ماده حاصل به عنوان تقویت کننده در ماتریس پلی(لاکتیک اسید) مورد استفاده قرار گرفت. کامپوزیت‌هایی با درصدهای مختلف از این پرکننده(10،20،30،40،50% وزنی) به روش محلولی در حلال کلروفرم ساخته، که در آن کاه برنج بنزیله شده وارد زمینه پلیمری پلی(لاکتیک اسید) شد .سپس نمونه‌ها با آزمون طیف‌سنجی مادون‌قرمز(FT-IR) مورد بررسی قرار گرفتند تا گروههای عاملی موجود در آن مشخص گردد. بعد آز آن نمونه‌ها تحت آزمون کشش مکانیکی(Tensile Strength)، رئومتری (Rheometry)، آنالیز حرارتی دینامیکی -مکانیکی (DMTA)و گرماسنجی افتراقی (DSC) قرار گرفتند و بعد از بررسی مشخص شد که نمونه شامل 10% وزنی کاه برنج بنزیله شده مناسب‌ترین گزینه برای افزودن خاک رس نانو و ساخت نانو کامپوزیتها است. درصدهای مختلفی از نانوکامپوزیت(1،2،3% وزنی) نیز به همان روش محلولی ساخته شد. نانوکامپوزیت‌ها نیز با آزمون‌های کشش مکانیکی(Tensile Strength)و رئومتری (Rheometry)، گرماسنجی افتراقی (DSC) و پراش اشعه ایکس (X-ray) مورد بررسی قرار گرفتند. سرانجام عکسهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از کامپوزیتها و نانوکامپوزیت‌ها گرفته شد و مورفولوژی نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که با توجه به آزمون‌های گرفته شده افزایش مقدار مناسبی از کاه برنج بنزیله شده(10% وزنی) به عنوان پرکننده موجب بهبود خواص پلی(لاکتیک اسید) می‌شود. همانطور که آزمون Tensile افزایش مقاومت در مقابل پارگی را نشان داد. همچنین در مورد نانوکامپوزیت‌ها نیزبا انجام آزمون‌های مختلف مشخص شد که افزودن مقدار مناسبی خاک رس نانو موجب افزایش استحکام نمونه ها می شود. درآزمون X-ray مورفولوژی میان افزایشی (Intercalation) و پرپر شده (Exfoliation) برای خاک رس در ساختار پلیمر مشاهده شد. همچنین عکسهای SEM تهیه شده از سطح نمونه‌ها نیز مورفولوژی آنها را به وضوح نشان میدهد. کلمات کلیدی: کامپوزیت ،نانو کامپوزیت، خاک رس نانو، پلی لاکتاید، کاه برنج بنزیله شده، خواص مکانیکی و گرمایی.
- Abstract
- Abstract The aim of this study was to develop the biodegradable composite and nanocomposite films based on polylactic acid (PLA) reinforced with benzylated rice straw (BRS) and nanoclay. Rice straw and renewable lignocellulosic resources have not any thermoplastic behavior, because of the high inter-chain hydrogen bonding between cellulose molecules. By benzylation and substituting benzyl group by hydrogen atoms, hydrogen bonds between cellulose chains are broken,. In this method thermoplastic properties were created in the rice straw. Composite films with different loads of BRS (10, 20, 30, 40, 50wt %) were prepared using a solvent casting method. FTIR spectrum of benzylated sample showed reduction of hydroxyl group signal and increase in benzyl group signal. Mechanical and thermal properties including tensile strength, differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and torque rheometry were tested. After consideration, it was found that the sample contains 10wt% BRS suitable for adding nanoclay. Different percentages of nanoclay in nanocomposites (1-5wt %) was made. The study of nanoparticles dispersion quality in a PLA matrix with 10wt% BRS, has been examined using X-ray diffraction (XRD). For evaluating the mechanical, thermal and barrier properties of films, tensile strength, DSC and rheometry were measured. Finally, the morphology of samples including composite and nanocomposite were shown by using scanning microscope (SEM). The results showed that with addition of 10%wt BRS as filler PLA properties improved. Also, tensile tests showed increased resistance to tear. The XRD pattern indicated intercalation and exfoliation occurred in the nanocomposite. Also, the tensile strength and elastic modulus of nanocomposites increased in comparison to those of composites. DSC thermograph showed, the addition of BRS improved the thermal properties in the PLA and also, this improvement with adding nanoclay increased. SEM images of the fracture surface samples shows their morphology clearly. Keyword: polylactic acid, benzylated rice straw, Composite, Nanocomposite, nanoclay, thermal and mechanical properties.
