در دهه گذشته، رشد زیادی در تحقیق بر روی نانوکامپوزیتهای پلیمری-رس مشاهده شده است، زیرا این مواد در مقایسه با کامپوزیتهای پلیمری حاوی پرکنندههای سنتی، میتوانند به طور موثری خواص فیزیکی( مقاومت به ضربه ؛ خمش ؛ کشش و فشار ) و خواص ضدآتش را با افزودن مقدار نسبتاً کمی نانوذره خاک رس افزایش دهند.
نانوکامپوزیت های پلیمری دسته قابل توجهی از نانوکامپوزیت های معدنی-آلی هستند که مواد نانومتری معدنی در ماتریس پلیمر آنها توزیع شده است.
مواد نانومقیاس دارای اشکال و اندازه های متنوعی هستند. ما آنها را به سه گروه تقسیم می کنیم.
1 – نانوپلاکتهای تک بعدی (1D) مانند نانورس و نانوگرافن ، ذرات لایهای هستند که قطری معادل 1 نانومتر و طولی بین صدها تا هزاران نانومتر دارند.
2- پرکنندههای گروه دوم که از فیبر یا لولهها تشکیل شدهاند، دارای ضخامت حداقل 100 نانومتر و نسبت ابعادی کمتر از 100 هستند، مانند نانوالیاف کربن و نانولولهها.
3- نانوپرکنندههای سهبعدی ، مانند سیلیس کروی، نانوآلومینا و اکسید نانوتیتانیوم، ذرات تقریباً هم محور با بیشترین ابعاد کمتر از 100 نانومتر هستند.
بسیاری از نانوپرکننده ها (نانولوله های کربنی، نانو سیلیس، نانوسلولز و گرافن) از نظر توانایی تقویتی مورد بررسی قرار گرفته اند. با این حال، خاک رس که به راحتی در دسترس و کم هزینه تر است به طور قابل توجهی به عنوان نانوپرکننده برای پلیمرهای مختلف مورد بررسی و استفاده قرار گرفته است که منجر به افزایش خواص در پلیمر ها می شود.
نانوکامپوزیتهای پلیمری تولیدشده با خاک رس دارای چندین مزیت اقتصادی هستند، از جمله وزن کمتر که از نظر صنعتی جذاب است. بهبود خواص مکانیکی، مانند سختی و استحکام، رفتارهای مانع نفوذ بیشتر در نتیجه کاهش حرکت مستقیم مولکولهای اکسیژن و آب، و خواص حرارتی بیشتر، مانند تاخیر در شعله.
به طور کلی، هدف اصلی از ترکیب نانوذرات معدنی در زمینه پلیمری، افزایش خواص مکانیکی است. بنابراین از نانوذرات معدنی به عنوان معرف های تقویت کننده یاد می شود.
روش بهبود، مبتنی بر، سختی بالا، کرنش بیشتر و مدول بالاتر نانوذرات معدنی است. اکثر مطالعات نشان میدهند که مدول کششی نانوکامپوزیتهای پلیمری ساختهشده با استفاده از خاک رس اصلاحشده، بهویژه با افزایش بارگذاری خاک رس، بهطور قابلتوجهی افزایش یافته است.
این ویژگیهای باورنکردنی، نانوکامپوزیتهای پلیمری تولیدشده با خاک رس را برای همه چیز، از بسته بندی مواد غذایی و گرفته تا درب و پنجره های یوپی وی سی، قطعات خودرو و …. جذاب میکند.
استفاده از درب و پنجره های یوپی وی سی : ذخیره انرژی و ذخیره پول
امروزه استفاده از درب و پنجرههای یو پی وی سی (UPVC) بسیار رواج یافته است. UPVC یا پلی وینیل کلراید یک نوع مواد پلاستیکی استاندارد است که برای ساخت درب و پنجرهها استفاده میشود. این نوع درب و پنجره به دلیل دارا بودن ویژگیهای منحصر به فرد، توجه زیادی را به خود جلب کرده است.
تولید upvc با نانوذرات خاک رس جهت تولید پنجره های یو پی وی سی باعث بهبود خواص مکانیکی از جمله استحکام، خمش و فشار و مقاومت بالاتر نسبت به آتش میشود.
تولید پروفیل های پنجره UPVC تقویت شده با ذرات پیچیده نانو برای ایجاد خواص مکانیکی بهتر
افزودن نانوذرات خاک رس به ماتریس پلیمری در درب و پنجره یو پی وی سی میتواند تاثیرات متعددی روی خواص آنها داشته باشد.
در ادامه چندین تأثیر اصلی را بررسی میکنیم:
1. استحکام مکانیکی: افزودن نانوذرات خاک رس به ماتریس پلیمری میتواند استحکام مکانیکی درب و پنجره را بهبود بخشیده و مقاومت آنها را در برابر ضربات و فشار افزایش دهد.
نانوذرات خاک رس به صورت مثلثاتی در ماتریس پلیمری توزیع میشوند و با ایجاد ساختاری سهبعدی، مقاومت در برابر تنشهای مکانیکی را افزایش میدهند.
اضافه کردن نانوذرات خاک رس در ساختار درب و پنجره یو پی وی سی، میزان استحکام و مقاومت آنها به طور قابل توجهی افزایش مییابد. این تقویت میتواند در مقابل ضربات، فشار و تنشهای مکانیکی مختلف مفید باشد.
2. مقاومت در برابر خوردگی: نانوذرات خاک رس میتوانند بهبود قابل توجهی در مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت و عایق بندی درب و پنجره را ایجاد کنند. ذرات خاک رس با ایجاد یک حاشیه ناهموار در سطح، اکسیداسیون و ورود رطوبت را به داخل ساختار مهار میکنند.
3. عایقبندی حرارتی و صوتی: افزودن نانوذرات خاک رس به ماتریس پلیمری میتواند خواص عایقبندی حرارتی و صوتی درب و پنجره را بهبود بخشد. این نانوذرات به دلیل ساختار سهبعدی خود، مسیر حرکت حرارت و صوت را به صورت موثری مسدود میکنند و عایقبندی بهتری را ایجاد میکنند.
4. مقاومت در برابر اشعه UV: نانوذرات خاک رس میتوانند خواص محافظتی در برابر اشعه UV را در درب و پنجره افزایش دهند. با اضافه کردن نانوذرات خاک رس به ماتریس پلیمری، اشعه UV جذب و پراکنده میشوند و از تغییر رنگ و آسیب به مواد درون ساختار جلوگیری میکنند.
