Preparation and characterization of high density polyethylene/graphene nanocomposites by in-situ polymerization

Abstract

بولي ايثاليين عالي الكثافة ( (HDPE هو أحد أهم أنواع البلاستيك الحراري وذلك لخواصه المميزة مثل شدته الميكانيكية العالية, وطبيعته غير التآكلية وثمنه المناسب لذلك فإن (HDPE) يستخدم في الأغلب خارجيا في الهواء الطلق. ان عمره الإفتراضي يعتمد على عوامل متعددة مثل الإشعاع الشمسي، الرطوبة ، الملوثات وبالأخص الأشعة فوق البنفسجية. ان دارسة تطوير الخواص الجوهرية لـ (HDPE) مثل الميكانيكية والإستقرار الحراري بالإضافة إلى مقاومة التحلل تعد من اهم اهتمامات العلماء. ان أحد هذه الخيارات لتطوير خواصه الجوهرية هي إدماج المالئات متناهية الصغر (nano-fillers) في البنية التركيبة للبوليمر. في هذا المشروع سوف يتم يتم تصنيع المركبات النانومتريه ( nanocomposites) للجرافين/ بولي ايثاليين بواسطة البلمرة الموضعية في تواجد الحفاز الزيركوسين (zirconocene) والمساعد المحفز (methylaluminoxane ). لقد تم دراسة تأثير الجرافين على نشاط الحفاز، الخواص الميكانيكية ، والحرارية لـ(HDPE) . ان كلا من الخواص الميكانيكية والحرارية تحسنت ولكن على حساب انخفاض طفيف لنشاط الحفاز. ادت اضافة الجرافين الى زيادة ملحوظة في الوزن الجزيئي. ان تحليل الحرق ((combustion analysis للمركبات النانومتريه ( nanocomposites) أوضح تحسن في تاخير عملية الاحتراق للمركبات النانومتريه ( nanocomposites). لقد تم دراسة التبلور غير متماثل حراريا للمركبات النانومتريه ( nanocomposites) بواسطة مسعر المسح التبايني differential scanning calorimetry (DSC) . ان طاقة النشاط المؤثرة (EA) تم حسابها بواسطة طريقة (Vyazovkin ( الاعتيادية غير الخطية. تم ملاحظة تأثير الجرافين على عملية التبلور من خلال من زيادة حرارة البلمرة (Ton) ، نقصان في طاقة النشاط المؤثرة (EA) وزيادة كفاءة النواة. ايضا لقد تم دراسة تأثير الجرافين على التعرية الطبيعية natural weathering. لقد تم تعريض شريحة نحيفة من المركبات النانومتريه ( nanocomposites) للتعرية الطبيعية في الهواء الطلق خلال ازمان مختلفة. ان تحليل العينات بواسطة تحويل فورييه الطيفي بالأشعة تحت الحمراء Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) أوضح مجموعة الكاربونيل carbonyl للمركبات النانومتريه ( nanocomposites) للجرافين/ بولي ايثاليين أقل بكثير من(HDPE) الأصلي. بالإضافة ان التغير في الوزن الجزيئي و storage modulus أقل للمركبات النانومتريه ( nanocomposites) للجرافين/ بولي ايثاليين. لقد تم تاكيد المقاومة اتجاه التعرية الجوية للسطح المعرضة بواسطة المجهر الالكتروني الماسح Scanning Electron Microscopy (SEM). على العموم ان هذه العمل اظهر كيفية صناعة منتج البولي ايثاليين(HDPE) ذو وزن جزيئي عالي، تصنيع أفضل (High PDI) ، وتحسن في عملية تاخير الاحتراق ومقاومة أفضل للتحلل.