بررسی خواص فیزیکی، حرارتی و ریخت شناسی نانوکامپوزیت های آرد نی/نانو رس/پلی پروپیلن اکسید شده

فرآورده های چندسازه چوب پلاسنتیک که به اختصار (WPC) نامیده می شوند گروه جدیدی از مواد مرکب هستند که در طی سال های اخیر مورد توجه بسیاری از محققین و بخش عمده ایی از صنعت قرار گرفته اند. جهت بهبود برخی از خواص کامپوزیت های چوب پلاستیک، از نانو ذرات مختلفی استفاده می شود که یکی از آن ها نانو رس می باشد که به دلیل سطح ویژه بالا و منشآ معدنی باعث بهبود خواص کامپوزیت های حاصل خواهد شد. از این رو این تحقیق با هدف بررسی تاثیر نانو رس و سازگارکننده پلی پروپیلن اکسید شده (OPP) بر خواص نانوکامپوزیت های آرد نی/پلی پروپیلن ضایعاتی انجام شد.
برای این منظور ابتدا پلی پروپیلن در فاز مذاب و در حضور اکسیژن هوا و الکل، اکسید شد. سپس آرد نی و پلی پروپیلن با نسبت 50 درصد در داخل دستگاه مخلوط کن داخلی مخلوط شدند. نانو رس در 3 سطح صفر، 2 و 4 درصد و سازگارکننده در 2 سطح صفر و 3 درصد استفاده شدند. تخته های آزمونی با استفاده از پرس گرم ساخته شدند. خواص فیزیکی شامل جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت، ضریب انتشار رطوبت و نرخ واکشیدگی ضخامت، خواص حرارتی شامل آنالیز حرارتی (TGA) و خواص ریخت شناسی شامل پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ های الکترونی پویشی گسیل میدانی و انتقالی بر روی نمونه ها انجام گردید. جهت اطمینان از اکسیداسیون پلی پروپیلن نیز از طیف سنجی مادون قرمز استفاده گردید.
نتایج نشان داد با افزایش نانو رس و سازگارکننده جذب آب و واکشیدگی ضخامت طولانی مدت، ضریب انتشار رطوبت و نرخ واکشیدگی ضخامت کاهش یافت. با افزایش نانو رس و سازگارکننده، خواص حرارتی نانوکامپوزیت ها بهبود یافت. نتایج میکروسکوپ اکترونی پویشی گسیل میدانی نشان داد که در اثر افزودن سازگارکننده، فصل مشترک بین دو فاز الیاف لیگنوسلولزی و ماتریس پلیمری بهبود یافت. نتایج پراش اشعه ایکس نشان داد که با افزایش نانو رس تا 2 درصد فاصله بین لایه های سیلیکاتی رس افزایش یافت اما در اثر افزودن 4 درصد نانو رس فاصله بین لایه های سیلیکاتی به مقدار ناچیزی کاهش یافت و نوع ساختار تشکیل شده در نانوکامپوزیت از نوع بین لایه ایی است، میکروسکوپ الکترونی انتقالی نیز این موضوع را تایید نمود. نتایج طیف سنجی مادون قرمز حاکی از اکسیداسیون پلی پروپیلن در مجاورت اکسیژن بود.
به عنوان یک نتیجه کلی می توان گفت که استفاده از نانو رس و سازگارکننده پلی پروپیلن اکسید شده باعث بهبود خصوصیات نانوکامپوزیت های آرد نی/پلی پروپیلن خواهد شد. بنابراین استفاده از 2 درصد نانو رس (برای مقرون به صرفه بودن) به همراه 3 درصد سازگارکننده OPP برای ساخت کامپوزیت هایی با ویژگی های مطلوب پیشنهاد می شود.