تولید کامپوزیت جدید الاستومر پلی یورتان با میکرو دانه های شیشه ای منفذدار و کاربردهای آن در زیر آب Fabrication Of Novel Polyurethane Elastomer Composites Containing Hollow Glass Microspheres And Their Underwater Applications
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
توضیحات
چاپ شده در مجله هیجدهمین کنفرانس بین المللی در مورد مواد کامپوزیتی – ۱۸Th International Conference On Composite Materials
رشته های مرتبط مهندسی پلیمر و شیمی، پلیمریزاسیون، شیمی پلیمر و شیمی کاربردی
TPUSاز متیل دی فنیل دی ایزوسیانات (MDI) و پلی تترا متیلن گلیکول ( PTMGS) ساخته شده است که بیشتر جهت ساخت محفظه های سونار بکار می رود. MDI با یک ساختار مولکولی به فرم سگمنت های سخت کریستالی می باشد و TPUS با استحکام مکانیکی بالا را می سازد و توانایی محصور کردن بهتری نسبت به سایر ایزوسیانات ها دارد. در مقایسه با سایر انواع پلی ال ها،PTMGیک ماده با بیشترین جذابیت می باشد که استفاده از سگمنت های نرم آن در تولید TUPS، استحکام سختی و مقاومت در برابر هیدرولیز خوبی را مهیا می کند. به هر حال TPUS تجاری موجود که ترکیبی از MDI و PTMGمی باشد، نیازهای محفظه سونار را در شرایط سخت برآورده نمی‌کند. آنها تورم بالایی در آب دریا و روغن پرافین دارند و خصوصیات مکانیکی آنها هنگامی که در دوره های متوالی درون این مایع ها غوطه ور می شوند کاهش می یابد. بنابراین لازم است مواد جدیدی ساخته شود که نقطه ضعف های TPUSرا نداشته باشد. کامپوزیت‌های TPU که شامل پرکننده‌های معدنی، از جمله مانند الیاف شیشه ، ذرات آئروسل و خاک رس در ساخت محفظه های سونار مورد مطالعه قرارگرفته اند. میکرو دانه‌های شیشه‌ای منفذدار (HGMS) یک کاندیدا، برای پرکننده‌های معدنی کامپوزیت TPU با داسنیته کم می‌باشد. HGMS شامل شیشه های سخت در قسمت بیرونی و گاز های خنثی در قسمت داخلی می باشند که در نتیجه خصوصیات منحصر به فردی از جمله وزن کم و رسانایی گرمایی کم دارد براساس این خصوصیات، HGMSدر ساخت کامپوزیت با پلیمرهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. کامپوزیت‌های HGMS از جمله فوم‌های ترکیبی خصوصیات چندکاره را نشان می‌دهند از جمله؛ استحکام فشاری مخصوص بالا، ثبات گرمایی بالا، دانسیته کم و جذب رطوبت که به آنها خصوصیات مناسبی را برای کاربرد در ساختار هوانوردی و زیر دریایی‌ها در مقایسه با ذرات جامد به عنوان پرکننده در کامپوزیت‌ها و فوم‌ها با ساختار سلولهای باز را می‌دهد. چسپندگی عالی بین سطحی TPU و HGMS با سطح بالایی از توزیعHGMS درون ماتریسTPU لازم است.تا یک کامپوزیت ازTPU/HGMS ساخته شودکه خصوصیات مکانیکی و بازدارندگی مناسبی داشته باشد. کامپوزیتPU/HGMS یک چسپندگی بین سطحی بالایی را نشان می‌دهد که ممکن است با استفاده از اصلاح HGMS با مواد آلی مناسب به وجود آمده باشد. در اینجا کامپوزیت TPU شامل HGMS که سطح آن بامواد آلی مناسب اصلاح شده مورد مطالعه قرار نگرفته گرچه HGMS اغلب با اکسیدفلز که برای کاربردهای الکتریکی می باشد سطح آن اصلاح شده است. در این مقاله HGMS با TPU گرفت شده . ( TPU-g-HGM) آماده شده است. سپس کامپوزیت HGM با TPUبرای کاربردهای زیردریا با اختلاط مذاب تولید شده است. تأثیر گرافت TPU با HGM بر روی مورفولوژی و خصوصیات مکانیکی و بازدارندگی (نفوذ) کامپوزیتTPU/HGM شرح داده شده است. آزمایش‌ها: گرید تجاری ترموپلاستیک الاستومر پلی یورتان (TPUS)، ( SKY THANE R-185A) می باشد که از شرکت شیمیاییSK کره تهیه شده است. بر طبق اطلاعات شرکت تولید کننده این TPUSشامل ۴،۴ دی فنیل متان دی ایزوسانات (MDI) به عنوان سگمنت سخت و پلی تترامتیلن گلیکول ( PTMG) به عنوان سکمنت نرم می باشد. میانگین وزنی، وزن مولکولیPTMG استفاده شده برای سنتر SKY THANE R-185A (TPU-2 ) ، gr/mole1000می‌باشد.هم‌چنین میکرودانه‌های شیشه‌ای منفذدارکه ترکیبی از سدیم بوروسیلیکات ( HGM,im30k) می‌باشد از شرکت ۳M آمریکا تهیه شده است. برای تهیه عامل آمینو NAOH,HGM اصلاح گرHGM (0.05g5∓)۳- پروپیل آمین تری توکسی سیلان(۰٫۰۱gr5∓) حلال (۱۰۰ میلی گرم سیکلو هگزان) . –n پروپیل آمین (۰٫۰۱gr0.1∓) در دمای اتاق به مدت ۳۰ دقیقه همزده شده و سپس در دمای۶۰∓۵درجه سانتی گراد به مدت ۳۰ دقیقه در فشار اتمسفر به صورت اضافی همزده شده است.
رشته های مرتبط مهندسی پلیمر و شیمی، پلیمریزاسیون، شیمی پلیمر و شیمی کاربردی
TPUSاز متیل دی فنیل دی ایزوسیانات (MDI) و پلی تترا متیلن گلیکول ( PTMGS) ساخته شده است که بیشتر جهت ساخت محفظه های سونار بکار می رود. MDI با یک ساختار مولکولی به فرم سگمنت های سخت کریستالی می باشد و TPUS با استحکام مکانیکی بالا را می سازد و توانایی محصور کردن بهتری نسبت به سایر ایزوسیانات ها دارد. در مقایسه با سایر انواع پلی ال ها،PTMGیک ماده با بیشترین جذابیت می باشد که استفاده از سگمنت های نرم آن در تولید TUPS، استحکام سختی و مقاومت در برابر هیدرولیز خوبی را مهیا می کند. به هر حال TPUS تجاری موجود که ترکیبی از MDI و PTMGمی باشد، نیازهای محفظه سونار را در شرایط سخت برآورده نمی‌کند. آنها تورم بالایی در آب دریا و روغن پرافین دارند و خصوصیات مکانیکی آنها هنگامی که در دوره های متوالی درون این مایع ها غوطه ور می شوند کاهش می یابد. بنابراین لازم است مواد جدیدی ساخته شود که نقطه ضعف های TPUSرا نداشته باشد. کامپوزیت‌های TPU که شامل پرکننده‌های معدنی، از جمله مانند الیاف شیشه ، ذرات آئروسل و خاک رس در ساخت محفظه های سونار مورد مطالعه قرارگرفته اند. میکرو دانه‌های شیشه‌ای منفذدار (HGMS) یک کاندیدا، برای پرکننده‌های معدنی کامپوزیت TPU با داسنیته کم می‌باشد. HGMS شامل شیشه های سخت در قسمت بیرونی و گاز های خنثی در قسمت داخلی می باشند که در نتیجه خصوصیات منحصر به فردی از جمله وزن کم و رسانایی گرمایی کم دارد براساس این خصوصیات، HGMSدر ساخت کامپوزیت با پلیمرهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. کامپوزیت‌های HGMS از جمله فوم‌های ترکیبی خصوصیات چندکاره را نشان می‌دهند از جمله؛ استحکام فشاری مخصوص بالا، ثبات گرمایی بالا، دانسیته کم و جذب رطوبت که به آنها خصوصیات مناسبی را برای کاربرد در ساختار هوانوردی و زیر دریایی‌ها در مقایسه با ذرات جامد به عنوان پرکننده در کامپوزیت‌ها و فوم‌ها با ساختار سلولهای باز را می‌دهد. چسپندگی عالی بین سطحی TPU و HGMS با سطح بالایی از توزیعHGMS درون ماتریسTPU لازم است.تا یک کامپوزیت ازTPU/HGMS ساخته شودکه خصوصیات مکانیکی و بازدارندگی مناسبی داشته باشد. کامپوزیتPU/HGMS یک چسپندگی بین سطحی بالایی را نشان می‌دهد که ممکن است با استفاده از اصلاح HGMS با مواد آلی مناسب به وجود آمده باشد. در اینجا کامپوزیت TPU شامل HGMS که سطح آن بامواد آلی مناسب اصلاح شده مورد مطالعه قرار نگرفته گرچه HGMS اغلب با اکسیدفلز که برای کاربردهای الکتریکی می باشد سطح آن اصلاح شده است. در این مقاله HGMS با TPU گرفت شده . ( TPU-g-HGM) آماده شده است. سپس کامپوزیت HGM با TPUبرای کاربردهای زیردریا با اختلاط مذاب تولید شده است. تأثیر گرافت TPU با HGM بر روی مورفولوژی و خصوصیات مکانیکی و بازدارندگی (نفوذ) کامپوزیتTPU/HGM شرح داده شده است. آزمایش‌ها: گرید تجاری ترموپلاستیک الاستومر پلی یورتان (TPUS)، ( SKY THANE R-185A) می باشد که از شرکت شیمیاییSK کره تهیه شده است. بر طبق اطلاعات شرکت تولید کننده این TPUSشامل ۴،۴ دی فنیل متان دی ایزوسانات (MDI) به عنوان سگمنت سخت و پلی تترامتیلن گلیکول ( PTMG) به عنوان سکمنت نرم می باشد. میانگین وزنی، وزن مولکولیPTMG استفاده شده برای سنتر SKY THANE R-185A (TPU-2 ) ، gr/mole1000می‌باشد.هم‌چنین میکرودانه‌های شیشه‌ای منفذدارکه ترکیبی از سدیم بوروسیلیکات ( HGM,im30k) می‌باشد از شرکت ۳M آمریکا تهیه شده است. برای تهیه عامل آمینو NAOH,HGM اصلاح گرHGM (0.05g5∓)۳- پروپیل آمین تری توکسی سیلان(۰٫۰۱gr5∓) حلال (۱۰۰ میلی گرم سیکلو هگزان) . –n پروپیل آمین (۰٫۰۱gr0.1∓) در دمای اتاق به مدت ۳۰ دقیقه همزده شده و سپس در دمای۶۰∓۵درجه سانتی گراد به مدت ۳۰ دقیقه در فشار اتمسفر به صورت اضافی همزده شده است.
Description
۲ Experimental FABRICATION OF NOVEL POLYURETHANE ELASTOMER COMPOSITES CONTAINING HOLLOW GLASS MICROSPHERES AND THEIR UNDERWATER APPLICATIONS H. Im1 , C. K. Kim1 *, O. C. Kwon2 1 School of Chemical Engineering and Materials Science, Seoul, Rep. of Korea 2 Naval Technology Directorate, The 6th R&D Institute, Agency for Defense Development * Corresponding author(ckkim@cau.ac.kr) The commercial grade thermoplastic polyurethane elastomers (TPUs) was (Skythane R-185A), supplied by SK Chemicals (Korea). According to the suppliers, these TPUs contain 4,4’ diphenylmethane diisocyanate (MDI) as a hard segment and poly(tetramethylene glycol) (PTMG) as a soft segment. The weight average molecular weight of the PTMG used for the synthesis of Skythane R185A (TPU-2) was 1,000 g/mole. Also, the hollow glass microsphere composed of sodium borosilicate (HGM, im30K) was obtained from 3M Corp. (USA). To prepared amino functionalized HGM, The NaOH treated HGM (5.0±۰٫۰۵ g), the 3- propylaminetriethoxy silane (0.50±۰٫۰۱ g), the solvent (100 ml cyclohexane) and n-propylamine (0.1±۰٫۰۱ g) were stirred at room temperature for 30 min and then at 60±۵ ◦C for additional 30 min at atmospheric pressure.
