دانلود ترجمه مقاله بررسی نانوکامپوزیتهای پلیمری با سیلیکات لایه ای – مجله MDPI

فهرست مطالب:

چکیده

۱ مقدمه

۲ سیلیکات های لایه ای

۳ ساختارهای نانوکامپوزیت و مشخصات آنها

۴ تهیه و آماده سازی نانوکامپوزیت

۱ ۴ سنتز الگو
۲ ۴ میان افزایی یا جایگیری میان لایه ای پلیمر یا پیش پلیمر از محلول
۳ ۴ پلیمری شدن میان لایه ای درجا
۴ ۴ جایگیری میان لایه ای (میان افزایی) مذاب

۵ خصوصیات نانوکامپوزیت

۱ ۵ خصوصیات مکانیکی
۲ ۵ خصوصیات سد
۳ ۵ پایداری گرمایی و بازدارندگی اشتعال
۴ ۵ بلورینگی (قابلیت تبلور)

بخشی از ترجمه:

مقدمه

پلیمرها در سطح سنتی با پرکننده های غیر آلی تقویت شده اند تا بدین طریق خصوصیات آنها بهبود و هزینه ها کاهش یابد. پرکننده های معمولی عبارتنداز: تالک، کربنات کلسیم، فیبرها و… بهبود قابل توجه خصوصیات کامپوزیت اغلب مستلزم استفاده از مقدار زیادی پرکننده در مواد پلیمری می باشد که این امر منجر به ازدست رفتن شفافیت کامپوزیتها و همچنین افزایش حجم مواد کامپوزیت می گردد. این نوع پلیمرهای پرشده ذره ای براساس ابعاد فازهای درگیر، اغلب در گروه میکروکامپوزیتها طبقه بندی می شوند. اما برای تامین نیازهای رو به افزایش کاربردهای مواد مختلف، و ترکیب هر چه بهتر خصوصیات مفید مواد تشکیل دهنده یا القاء خصوصیات جدید، هیبریدهای عاملی از پرکننده های غیر آلی و مواد پلیمری دائماً توسعه یافته اند. نانوکامپوزیتهای پلیمری کلاس جدیدی از مواد هیبریدی در این طبقه می باشند. نانوکامپوزیتهای پلیمری موادی در مقیاس نانو هستند که حداقل یکی از مولفه ها و اجزای سازنده دارای اندازه کمتر از ۱۰۰nm می باشد. آنها فرصتی برای کشف رفتارها و عاملیت های جدید فراتر از حد مواد معمولی عرضه می کنند. نانوذرات در کسرهای حجمی بسیار پائین، تاثیر قوی بر خصوصیات کامپوزیتها می گذارند. این امر عمدتاً ناشی از فواصل میان ذره ای کوچک آنها و تبدیل کسر بزرگی از ماتریس پلیمری نزدیک سطح به فاز میانی خصوصیات مختلف و همچنین تغییر در مورفولوژی(ریخت شناسی)می باشد. در نتیجه، خصوصیات مطلوب معمولاً در کسر حجمی پائین پرکننده حاصل می گردند که به نانوکامپوزیتها امکان حفظ همگی میکروسکوپی و چگالی پائین پلیمر را می دهند. به علاوه، شکل هندسی ذرات نقش مهمی در تعیین خصوصیات کامپوزیتها ایفا می کند. نانوکامپوزیتها می توانند حاوی پرکننده های غیر آلی باشند که بر حسب ابعاد اصلی ذره، به سه طبقه مختلف تقسیم می شوند. زمانی که هر سه بعد ذره در مقیاس نانومتر باشد، آنگاه پرکننده های غیر آلی به شکل ذرات کروی نظیر ذرات سیلیکا دیده می شوند. پرکننده هایی با دو بعد در مقیاس نانومتر و یک بعد در رنج میکرومتر، عبارتنداز: نانوتیوب های کربنی یا الیاف ریز. زمانی که پرکننده دارای دو بعد متنهای در رنج میکرومتر باشد، اما بعد سوم در مقیاس نانومتر، آنگاه پرکننده ها شامل مواد سیلیکات لایه ای ( یا آلومینوسیلیکات) می شوند. اگرچه نانوکامپوزیتهایی با مواد غیر آلی در سه طبقه سنتز و از آنها تا حدی استفاده شده است، اما مخصوصاً نانوکامپوزیتهایی با بنیان سیلیکات لایه ای هستند که به خاطر بسیاری از محاسن استفاده از مواد سیلیکات لایه ای به عنوان پرکننده ها، حداکثر توجه تحقیقاتی را به خود جلب کرده اند.

۶٫ خلاصه
نانوکامپوزیتها دردو دهه گذشته به خاطر بهبود قابل توجه خصوصیات کامپوزیت در کسر حجمی بسیار پائین پرکننده، تلاش پژوهش چشمگیری را به خود جلب کرده اند. محققین تویوتا در مطالعات خوددر اوایل دهه ۹۰ از شیوه پلیمری شدن میان لایه ای درجا برای سنتز نانوکامپوزیتهای پلی آمید استفاده کردند. ازآن پس، تعدادی روش سنتز توسعه یافته و نانوکامپوزیتهایی با تعداد بزرگ ماتریس های پلیمری گزارش شده اند.   و همکاران از جایگیری یا میان افزایی مذاب برای سنتز نانوکامپوزیت  پلیمر خبر دادند که برای تولید کامپوزیت حضور حلال الزامی می باشد. سایر روشهای سنتز عبارتنداز: جایگیری میان لایه ای پلیمر یا پیش پلیمر از محلول و سنتز الگو. براساس شکل کامپوزیت ، نانوکامپوزیتها عموماً به دو گروه میان لایه ای یا ورقه ورقه تقسیم می شوند، اما چنین طبقه بندی ایده آلی در بسیاری از موارد به خاطر حضور شکل میان لایه ای و ورقه ورقه در کامپوزیتها، اختیاری می باشد. اصلی ترین عوامل برای بهبود خصوصیات کامپوزیت ، پلاکت های ورقه ورقه می باشند، زیرا پلاکت های میان لایه ای نسبت دید پلاکت ها را افزایش نمی دهند. 

بخشی از مقاله انگلیسی:

Introduction

Polymers are traditionally reinforced with inorganic fillers to improve their properties as well as toreduce costs. These conventional fillers include talc, calcium carbonate, fibers, etc. The achievementof a significant improvement in the composite properties often requires incorporation of a largeamount of the filler in the polymer materials, which consequently leads to the loss of transparency ofthe composites, as well as increase in the bulkiness of the composite materials. Such particulate filledpolymers are often classified as microcomposites, based on the dimensions of the phases involved.However, to meet the rising demands of applications of the various materials, functional hybrids ofinorganic fillers and polymeric materials are being continuously developed so as to better combinetheir constituent’s beneficial properties or to induce new ones [1,2]. Polymer nanocomposites are thenew class of hybrid materials in this category. Polymer nanocomposites are nanoscale materials, inwhich at least one of the components has a dimension smaller than 100 nm. They offer an opportunityto explore new behaviors and functionalities beyond those of conventional materials. Nanoparticlesoften strongly influence the properties of the composites at very low volume fractions. This is mainlydue to their small interparticle distances and the conversion of a large fraction of the polymer matrixnear their surfaces into an interphase of different properties as well as to the consequent change in morphology [3]. As a result, the desired properties are usually reached at low filler volume fraction,which allows the nanocomposites to retain the macroscopic homogeneity and low density of thepolymer. Besides, the geometrical shape of the particles plays an important role in determining theproperties of the composites. The nanocomposites can contain inorganic fillers falling into threedifferent categories by the virtue of their primary particle dimensions [4]. When all the threedimensions of the particles are in the nanometer scale, the inorganic fillers have the form of sphericalparticles like silica particles [5,6]. Fillers with two dimensions in the nanometer scale whereas the thirdone is in the range of micrometers include carbon nanotubes or whiskers [7,8]. When the filler has twofinite dimensions in the range of micrometers, whereas the third dimension is in nanometer scale, thefillers include layered silicate (or aluminosilicate) materials [9]. Though nanocomposites with all theinorganic materials in the three categories have been synthesized and commercially applied to someextent, it is specially the layered silicate based nanocomposites which have attained maximumresearch attention owing to many advantages of using layered silicate materials as fillers.

۶٫ Summary

Nanocomposites have attracted a tremendous research effort in the last two decades owing to achievement of the significant improvement in the composite properties at a very low filler fraction. Toyota researchers in their studies in early nineties used the in-situ intercalative polymerization approach for the synthesis of polyamide nanocomposites. Since then, a number of synthesis methods have been developed and nanocomposites with a large number of polymer matrices have been reported. Giannelis and co-workers reported melt intercalation for the polymer nanocomposite synthesis where there is no requirement of the solvent for the composite generation. Other synthesis methods include intercalation of polymer or pre-polymer from solution and template synthesis. Based on the composite morphology, the nanocomposites are generally classified as intercalated or exfoliated, but such ideal classification is arbitrary in many cases owing to the presence of mixed intercalated and exfoliated morphology in the composites. The exfoliated platelets are the most significant contributors to the enhancement in the composite properties, as the intercalated platelets do not increase the aspect ratio of the platelets.