بهبود خواص حرارتی و مکانیکی نانوکامپوزیت‌های پلی‌اورتان

پژوهشگران دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، با اصلاح شیمیایی سطح نانوسیلیکای هیدروفیل و افزودن آن به فوم پلی‌اورتانی، موفق به افزایش مقاومت حرارتی و بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های پلی‌اورتان شدند.

دکتر میرمحمد علوی نیکجه، دانشیار دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری نانو گفت: «در پژوهشی به اصلاح شیمیایی سطح نانوسیلیکای هیدروفیل با یک نوع دای پدال سیلان حاوی دو گروه عاملی آلی و بررسی اثرات آن روی خواص فیزیکی فوم سخت پلی‌اورتان پرداختیم».

دکتر علوی درباره‌ی نحوه‌ی انجام این پژوهش گفت: “در مرحله‌ی اول، با واکنش گاما- گلایسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (GPTS) و آمینوپروپیل تری اتوکسی سیلان (APTS)، یک سیلان دای پدال حاصل شد. در مرحله‌ی بعد سطح نانوسیلیکا با محصول واکنش قبلی که عامل اتصال‌دهنده است، پوشش داده شد. در مرحله‌ی آخر هم نانوسیلیکای اصلاح شده در نسبت‌های ۱، ۲و ۳ درصدی در تهیه‌ی فوم‌های سخت پلی‌اورتان به‌کار گرفته شد.”

بنابر اظهار پژوهشگر طرح، در نمونه‌های نانوکامپوزیتی، افزایش مقاومت حرارتی و بهبود خواص مکانیکی استاتیک مشاهده شده‌است. همچنین نتایج حاکی از استحکام بیشتر در ناحیه‌ی بین سطحی پلیمر و تشکیل فاز سخت کمتر در توده‌ی پلیمری است.

دکتر علوی افزود: “یک بررسی دقیق نشان داد که خواص مکانیکی استاتیک تحت کنترل ناحیه‌ی بین سطحی است و خواص مکانیکی دینامیک، به وسیله‌ی توده‌ی ماتریس، کنترل می‌شود که این نتیجه‌ی به‌دست آمده از جمله نوآوری‌های این پژوهش نسبت به سایر پژوهش‌ها است. مزیت مهم دیگر، دستیابی به خواص بهبود یافته با میزان بارگیری کم این نوع نانوسیلیکای اصلاح شده در ماتریس پلی‌اورتان است. بنابراین دستیابی به خواص بهینه با میزان کمتری از نانوذرات، از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه‌تر است.”

محصول این پژوهش در صنایع خودروسازی، بسته‌بندی، عایق‌های ساختمانی، دکوراسیون، مبلمان و در تهیه‌ی ابزارآلات آتش‌نشانی (به دلیل عایق و مقاوم بودن در برابر حرارت)، کاربرد گسترده‌ای دارد. همچنین از این نانومواد می‌توان در ساخت پنل‌های داخلی هواپیما و شناورها استفاده نمود.

جزئیات این پژوهش -که در قالب پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد خانم زهرا مظاهری تهرانی با راهنمایی دکتر میرمحمد علوی نیکجه و مشاوره‌ی مهندس مسلم حق‌شناس، به‌طور مشترک در آزمایشگاه شیمی دانشگاه بین‌المللی امام خمینی و آزمایشگاه پلیمر پژوهشکده‌ی مهندسی جهاد کشاورزی انجام شده- در مجله‌ی Designed Monomers and polymers (جلد ۱۳، صفحات ۲۶۰-۲۴۹، سال ۲۰۱۰) منتشر شده‌است.