این اختراع به طور کلی در مورد نانوکامپوزیت‌های پلیمر/ نانولوله کربنی است و به ویژه اختلاط کامل نانولوله‌های کربنی در زمینه ترموپلاستیک با ایجاد پیوند کووالانسی در فصل مشترک را شرح می‌دهد.
معرفی پتنت_کامپوزیت‌های پلیمری ترموپلاستیک تقویت‌شده با نانولوله‌های کربنی از طریق پروکسید بنزوییل
| عنوان انگلیسی: Carbon nanotube reinforced thermoplastic polymer composites achieved through benzoyl peroxide initiated interfacial bonding to polymer matrices شماره پتنت: ۲۰۰۷۰۰۹۹۷۹۲ نام پدیدآورندگان: Khabashesku; Valery N. ; Barrera; Enrique V. ; McIntosh; Daneesh; Para-Pena; Laura تاریخ ثبت: May 3, 2007 |
| این اختراع به طور کلی در مورد نانوکامپوزیت‌های پلیمر/ نانولوله کربنی است و به ویژه اختلاط کامل نانولوله‌های کربنی در زمینه ترموپلاستیک با ایجاد پیوند کووالانسی در فصل مشترک را شرح می‌دهد. در بعضی مواقع نانولوله‌های تک‌دیواره (SWNTs) به‌دلیل مدول الاستیک بالا (حدود TPaا۱) و استحکام کششی خوب (در حدود GPaا۲۰۰ – ۲۰ برای نانولوله‌های منفرد)، به عنوان فاز تقویت‌کننده نانومقیاس در یک زمینه پلیمری استفاده می‌شوند. نانولوله‌های تک‌دیواره در زمینه، به‌صورت طناب‌ها یا مجموعه‌هایی که به‌دلیل نیروی واندروالس در کنار هم گیر افتاده‌اند، شرکت می‌کنند. استفاده از نانولوله‌های تک‌دیواره خواص مکانیکی کامپوزیت زمینه پلیمری را بهبود می‌بخشد، ولی کارایی انتقال بار بین زمینه و فاز تقویت‌کننده بستگی به فصل مشترک بین آنها دارد. در این اختراع از یک سیستم کامپوزیتی کاملاً یکپارچه شامل نانولوله‌های کربنی و یک زمینه ترموپلاستیک استفاده شده‌است و باید بر ماهیت شیمیایی خنثی هر کدام از این مواد برای ایجاد یک چسبندگی خوب بین آنها، غلبه شود تا اجازه انتقال راحت بار را بدهد. اتصال فصل مشترک غیر مؤثر و لغزیدن نانولوله‌های منفرد از بین ریسمان‌های نانولوله‌ای، باعث تخریب انتقال بار از زمینه به فیبر خواهد شد و در نتیجه مقدار تقویت خواص مکانیکی که می‌توان در کامپوزیت به دست آورد، محدود می‌شود. با توجه به مطالب گفته‌شده در بالا، روشی که بتواند چسبندگی فصل مشترک بین نانولوله‌های کربنی و زمینه پلیمری اطراف آن را در کامپوزیت تقویت کند، یک روش کاملاً مفید خواهد بود. در این اختراع روشی برای ایجاد یک سیستم یکپارچه از نانولوله‌های کربنی در زمینه و ایجاد پیوند کووالانسی در فصل مشترک بین آنها، به‌وسیله یک واکنش رادیکال آزاد که در حین فرآیند آغاز می‌شود، شرح داده شده‌است. مراحل انجام فرایند عبارتند از: (الف) پراکنده کردن نانولوله‌های کربنی، پلیمر ترموپلاستیک و یک گونه پیش‌ماده رادیکال آزاد در حلال؛ (ب) حذف حلال و تشکیل پلیمر- نانولوله کربنی پوشش داده‌شده شامل پیش ماده رادیکال آزاد؛ (د) ترکیب نانولوله‌ها و پلیمر (به عنوان زمینه). در بعضی از مواقع یک مرحله اضافی برای فرآیند یکپارچه‌سازی کامپوزیت پلیمر/ نانولوله کربنی در یک اکسترودر به‌منظور تشکیل فیبرهای پیوسته نانولوله وجود دارد. پلی‌پروپیلن یک ماده ترموپلاستیک است که دارای مقاومت شیمیایی عالی و خواص مکانیکی خوب با استحکام کششی در حدود MPaا۳۸-۳۰ و مدول کششی در حدود GPaا۶/۱-۱/ ۱ برای توده مواد است. نانولوله‌های تک‌دیواره می‌توانند فاز تقویت‌کننده مؤثری در یک زمینه ترموپلاستیک زیرا با زمینه پلیمری اطراف خود به‌صورت کووالانسی پیوند برقرار می‌کنند. همچنین با به‌کارگیری پروکسیدبنزوییل در فرآیند، این کار راحت‌تر صورت می‌گیرد. حضور پروکسیدبنزوییل در مراحل فرایند کامپوزیت، یک آغازگر برای واکنشی که مواضع رادیکالی در سراسر زنجیره پلی‌پروپیلن تولید می‌کند، فراهم می‌آورد و به همین دلیل برای سایر پلیمرهایی که خنثی نیستند، برای واکنش با نانولوله‌های کربنی تک دیواره خنثی فرصتی فراهم می‌آید و در نتیجه بین زنجیره‌های پلیمر و سطح نانولوله‌های تک‌دیواره پیوند کووالانسی تشکیل می‌گردد. |
