مقدمه
در سالهای اخیر نانو تکنولوژی و استفاده از نانو مواد در نساجی بویژه در بخش تکمیل کاربرد فراوانی یافته است. نانو مواد ممکن است به صورت نانو ذرات یا صفحات نانو موجود باشد. این مواد حداقل از یک جهت در ابعاد 1 تا 100 نانومتر هستند. با کاهش اندازه ذرات میزان پوشش سطحی یا سطح مخصوص افزایش یافته که این ویژگی با تغییرات فیزیکی و شیمیائی ارتباط مستقیم دارد. کاربرد نانو ذرات، نانو کامپوزیتها و نانو کپسولها در نساجی باعث افزایش خاصیتهای ضد آب وضد روغن، رنگ پذیری، مقاومت سایشی، خواص ضد میکروب و کاهش نفوذ پذیری گازها می شود. روشهای مختلفی همانند اسپری، غوطه وری، چاپ غلطکی و پلاسما برای پوشش دهی نانو مواد در نساجی استفاده می شوند[1]. یکی از موادی که در کاربرد نساجی آن کمتر مورد توجه قرار گرفته نانورس می باشد. به طور کلی خاک رس ماده ای معدنی شامل لایه های سیلیکاتی و یونهای قابل انتقال در بین لایه های خود است. خاک رس بر اساس نوع ساختار کریستالی و یا تعداد مکانهای باردار به ازای هر واحد کریستالی طبقه بندی می شوند[31]. یکی از ساختارهای مهم کریستالی مونت موریلونیت(MMT) می باشد که یک لایه رس شامل 2 صفحه کریستالی 4 وجهی است که به صورت ساندویچ شکل یک صفحه 8 وجهی را احاطه کرده اند[4-3]. نانورس ذرات در ابعاد نانو خاک رس می باشد که عموماً پایه کریستالی MMT داشته و توسط نمکهای آمونیوم چهار ظرفیتی اصلاح سطحی شده اند[20]. در زمینه کاربرد نانورس در پلیمر و نانو کامپوزیتهای پلیمری تاکنون تحقیقات متعددی انجام شده است. در علوم پلیمر نانورس پایدار کننده حرارتی و افزایش دهنده استحکام در رزین ها، فیلم های پلیمری و نانو کامپوزیتهای پلیمری است[8-7-5]. بهبود خواص حرارتی ،تاخیر اندازی آتش ،نفوذ ناپذیری و استحکام نانو کامپوزیتهای پلیمری بر پایه نانورس نشان دهنده اهمیت به کار گیری این ماده است[9-10-11]. در صنعت نساجی اضافه کردن نانورس بر پایهMMT به الیاف پلی پروپیلن در فرایند تولید موجب ایجاد رنگ پذیری با رنگهای اسیدی و دیسپرس می شود. لیف نایلون 6 حاوی 5% نانورس دارای خواص مکانیکی و حرارتی بهتری است[2]. با توجه به تحقیقات پیشین کاربرد نانورس در تکمیل پارچه به منظور بهبود خواص نهایی مشاهده نشده است. در این پژوهش اثر پوشش دهی نانورس بر پارچه 100% پنبه به منظور افزایش پایداری حرارتی و جذب اشعه ماوراء بنفش و افزایش مقاومت الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است.

 

فهرست مطالب

چکیده………………………………………………………………………………………………………….1
مقدمه………………………………………………………………………………………………………… 2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول: کلیات و پیشنه تحقیق

در فصل اول مباحث مربوط با پژوهش انجام شده و پژوهشهای مرتبط مورد بحث قرار می گیرد. با توجه به اینکه در این پژوهش نانورس اصلاح شده به صورت پودر توسط رزین اکریلیک به عنوان بیندر بر پارچه پنبه ای پوشش داده شده است در این بخش ابتدا پنبه و خصوصیات و مشخصات آن توضیح داده می شود و سپس به بررسی خاک رس و نانورس و ویژگیهای آن پرداخته می شود و در انتها به تحقیقات پیشین مرتبط با پژوهش اشاره می شود.

11 کالای پنبه ای

الیاف پنبه در اصل پرزها و یا به عبارتی الیافی هستند که از گیاه پنبه گرفته می شوند به طور کلی عرض موجود برای الیاف پنبه به صورت میانگین 12 تا 20 میکرومتر می باشد که به صورت روبان شکل وجود دارد و زمانی که تیوپ درونی ماده جمع و خشک می شود باعث تولید تاب بر لیف گردیده و حالت روبان شکل کالا را ایجاد می نماید تعداد این تابها را به طور میانگین می توان متفاوت بین چهار تا شش تاب در هر میلیمتر دانست[1].

الیاف پنبه از سه بخش تشکیل شده اند که عبارتند از :

دیواره اولیه : این بخش از الیاف سلولزی دربرگیرنده شبکه فیبریلهای سلولزی می باشد که با یک پوشش خارجی محافظت می گردند این لایه حاوی موادی مانند پکتینها و واکسها و مواد معدنی بوده و کیوتیکل نام دارد. وجود همین مواد واکسی است که باعث عدم نفوذپذیری آب و مواد محلول به داخل الیاف پنبه می گردد تا زمانی که از مواد تر کننده و نفوذ دهنده استفاده نگردد این مقاومت نفوذ پذیری از طرف ماده اعمال می گردد.

دیواره ثانویه: این قسمت از الیاف در اصل توده فیبریلهای باقی مانده است که با آرایش spirally در اطراف محور لیف قرار گرفته و بخشی است که تراکم بالایی را به خود اختصاص داده است مسیر قرار گرفتن مارپیچی این فیبریلها تغییر می نماید و لذا می توان تاب های متفاوت با تغییر جهت z به s را برای لیفتصور نمود که این تغییر جهت برای هر فیبریل چندین بار اتفاق افتاده است. دیواره ثانویه شامل چندین لایه است و مارپیچ قرار گرفتن فیبریلها زاویه ای متفاوت را در هر لایه با لایه دیگر ایجاد نموده که این زاویه را می توان بین 20 تا 35 درجه در نظر گرفت[1].

–  کانال لومن: ناحیه است که در مرکز لیف، شامل باقی مانده هایی ازموادپروتئینی می باشد .نمونه پنبه کامًلاً رشد یافته نمونه ای است که وقتی دچار تورم می گردد به صورت کاملاً بدون تاب و همچنین تو پر و بدون کانال لومن تشکیل می شود در نمونه پنبه مرده دیواره پس از تورم به صورت یک پنجم و یا حتی کمتر از کل ضخامت عرض روبان می گردد (وسط مسیر بین دو تاب را می توان برابر با عرض نمونه تصور نمود). شکل 3-2 نمونه ایی از الیاف پنبه با دیواره نازک وجود دارد دیواره ثانویه در آنها بسیار ظریف است. این دیواره متفاوت ثانویه در نمونه های مختلف دلیل نا هماهنگی موجود در رنگرزی نمونه ها می باشد می تواند ایجاد نپ نموده و باید میزان بلوغ نمونه های پنبه ای قبل از استفاده از آنها در خطوط مشخص گردد. به منظور شناخت آنها می توان عنوان نمود که تنها رنگهایی که دارای میزان بالایی از تمایل به نمونه پنبه ای هستند توانایی رنگرزی نمونه نا رس و پنبه مرده را در نپ ها و در شرایط معمول رنگرزی دارند می توان با انجام عملیات مرسریزاسیون میزان تفاوت در شید رنگی را برای نمونه رنگرزی شده کاهش داد در حالی که عملیات کالندرینگ در نمونه پنبه ای می تواند این تفاوت در رنگ را بیشتر نمایان سازد[1].

1-1 کالای پنبه ای……………………………………………………………………………………………… 5
1-1-1 پنبه و ساختار سلولزی…………………………………………………………………………………. 5
1-1-2- تمایل سلولز به جذب آب و محلولهای آلی…………………………………………………………… 8
1-2- خاک رس……………………………………………………………………………………………………… 10
1-2-1- کلیات……………………………………………………………………………………………………….. 10
1-2-2- خاک رس کریستالی……………………………………………………………………………………… 11
1-2-2- خالص سازی خاک رس…………………………………………………………………………………… 22
1-2-3- دیسپرسیون در محیط آبی……………………………………………………………………………….. 23
1-2-4 – انواع خاک رس…………………………………………………………………………………………….. 24
1-2-5- نانورس………………………………………………………………………………………………………… 24
1-3- پیشینه تحقیق …………………………………………………………………………………………………. 26

مورفولوژی لیف پنبه

مورفولوژی لیف پنبه

فصل دوم – مواد، دستگاهها و روشها

نانورس استفاده شده در این پژوهش محصول شرکت Southern Clay Products از زیر مجموعه های کارخانجات Rockwood آمریکا تهیه شده است. نام تجاری محصول تهیه شده Cloisite 30B است. این شرکت دارای محصولات نانورس دیگر نیز می باشد که تفاوت آنها در نوع نمک آمونیوم چهار ظرفیتی به کار رفته در اصلاح مونتموریلونیت طبیعی می باشد که از آبدوست تا آبگریز متغیر است. در این میان دلیل انتخاب Cloisite 30B، آبدوستی و گروه های OH نمک آمونیوم اصلاح کننده آنها بوده است.نانورس Cloisite 30B به صورت پودر سفید رنگ است. نانورس از لحاظ ضخامت لایه های صفحات کریستالی در اندازه نانو و از لحاظ قطر صفحات در اندازه میکرون است. بنابر این در علوم پلیمر برای باز شدن لایه ها و رسیدن به ابعاد نانو آنها را در آب یا الکل دیسپرس می کنند. با عمل دیسپرسیون فاصله لایه ها(Basal Space) افزایش یافته و به همین ترتیب میزان Aspect Ratio افزایش می یابد.

23رزین اکریلیک

به منظور پوشش دهی پودر نانورس اصلاح شده به طور یکنواخت بر پارچه پنبه ای احتیاج به ماده واسط می باشد تا پودر مورد نظر پس از دیسپرسیون با آب مقطر بر سطح پارچه پوشش دهی شود.بدین منظور از رزین اکریلیک به عنوان بیندر و ماده واسط مابین پارچه و نانورس استفاده شده است. به طور کلی کاربرد اصطلاح رزین با بعضی از موادی که به طور طبیعی از درختان کانیفروس به دست می آیند ارتباط دارد. هر ماده سنتزی که مکمل یا جایگزین این فراورده های طبیعی شده رزین نام گرفته اند و بیشتر مواد سنتزی اخیر، که محصولاتی شیمیائی و غیر معدنی هستند ولی ساختار دقیق و خواص جامدات آلی را ندارند، به این نام خوانده می شوند. امروزه در حالیکه تقریباً هر پلیمری را می توان در مرحله ای به عنوان رزین مطرح کرد، به طور قرار دادی این اصطلاح به بعضی از طبقات پلیمرها محدود شده است[31].این مواد عموماً پلیمر های تراکمی سنتزی هستند و وزن ملکولی پایینی دارند و برای استفاده معمولاً با درجه بالایی مشبک می شوند. امروزه رزین به تعدادی از انواع پلیمرها شامل محصوات پلیمریزاسیون مرحله ای فنول- فرمالدئید معمولی، پلی آمیدها، پلی استرها، رزین های اپوکسی و حتی برخی مواقع به پلیمرهای وینیلی مانند پلی استایرن و پلی متیل متا کریلات که از روش پلیمریزاسیون غیر مرحله ای به دست می آیند نیز اطلاق می شود[24].

2-1- پارچه پنبه ای……………………………………………………………………………………………………… 29
2-2- نانورس……………………………………………………………………………………………………………….. 29
2-3- رزین اکریلیک…………………………………………………………………………………………………………… 32
2-4- روش پوشش دهی نانورس بر پارچه………………………………………………………………………………. 33
2-4-1- دیسپرس کننده اکریلیکی ………………………………………………………………………………………….33
2-4-2- غلظت دهنده اکریلیکی………………………………………………………………………………………….. 34
2-5- نمونه ها ………………………………………………………………………………………………………………..35
2-6- آنالیز سطحی……………………………………………………………………………………………………………36
2-6-1- مولفه های رنگی سطح پارچه………………………………………………………………………………….. 36
2-7- پراش اشعهXRD)x) و بررسی فواصل صفحات نانورس(Basal Space) …ا……………………………………….37
2-8- تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) …ا………………………………………………………………….. 38
2-9- پایداری حرارتی ………………………………………………………………………………………………………….38
2-10- تاخیر اندازی شعله…………………………………………………………………………………………………… 41
2-10-1- آزمون استاندارد شعله ……………………………………………………………………………………………42
2-11- میزان مقاومت در برابر اشعه فرا بنفش …………………………………………………………………………… 44
2-12- مقاومت الکتریکی پارچه ………………………………………………………………………………………….. 46

نمایی از دستگاه سنجش مقاومت الکتریکی .[30] KY

نمایی از دستگاه سنجش مقاومت الکتریکی .[30] KY

فصل سوم- نتایج و بحث

در این فصل نتایج به دست آمده از آزمونهای انجام شده روی نمونه ها به طور مشروح مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. این نتایج شامل آنالیز سطحی، پایداری حرارتی، مقاومت در برابر شعله، مقاومت در برابر اشعه فرا بنفش و در نهایت مقاومت الکتریکی است.

نتایج نشان می دهند که با افزایش درصد نانورس در نمونه های پارچه پنبه ای میزان E∆ و زردی در نمونه ها افزایش یافته است. ولی مقدار E∆ که در بیشترین حالت 46/3 است نشانگر تغییرات تقریباً نامحسوس رنگی در اثر پوشش دهی نانورس است. نتایج مقادیر L* نشان می دهند که تغییر چندانی در روشنایی نمونه ها پس از عمل با نانورس و رزین اکریلیک اتفاق نیفتاده است. مقادیر a* با افزایش بسیار کم سبزی همراه است و مقادیر b* نشانگر افزایش کمی در زردی می باشد. مقادیر زردی نیز با مقادیر b* همخوانی دارد و افزایش کمی در زردی مشاهده می شود. در مجموع افزایش نانورس سبب کمی زردی در پارچه عمل شده می شود که با افزایش آن تا 15% زردی نیز افزایش یافته است ولی بیش از آن تقریباً میزان زردی تغییر نکرده است. ایجاد زردی را می توان در نتیجه دیسپرسیون نانورس در آب مقطر دانست که محلول کلوئیدی کرم رنگی بوجود آورده و این اثر روی پارچه نمایان شده است.

3-1- نتایج آزمون اطلاعات رنگی سطح پارچه و زردی………………………………………………………………………..49
3-3- پراش اشعه XRD)X)…ا…………………………………………………………………………………………………… 53
3-4- تصاویر میکروسکوپ SEM…ا………………………………………………………………………………………………. 56
3-5- پایداری حرارتی………………………………………………………………………………………………………………. 58
3-5-1- نتایج آزمون TGA .ا……………………………………………………………………………………………………….. 58
3-5-2- نتایج آزمون DSC..ا………………………………………………………………………………………………………… 63
3-6- مقاومت در برابر شعله ……………………………………………………………………………………………………….. 70
3-6-1- نتایج آزمون استاندارد شعله………………………………………………………………………………………………. 70
3-6-2- نتایج آزمون شاخص اکسیژن(LOI) …ا…………………………………………………………………………………… 71
3-7- جذب اشعه فرابنفش…………………………………………………………………………………………………………. 73
3-8- نتایج مقاومت الکتریکی……………………………………………………………………………………………………….. 75

 شکل  – 1-3تصویر میکروسکوپ  SEMکریستال .[18] Smectite

شکل – 1-3تصویر میکروسکوپ SEMکریستال .[18] Smectite

فصل چهارم – نتیجه گیری و پیشنهادت

4-1- نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………….. 77
4-2- پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………… 80
فهرست منابع و ماخذ………………………………………………………………………………………………………………81

فهرست منابع فارسی…………………………………………………………………………………………………………….. 81

فهرست منابع لاتین……………………………………………………………………………………………………………….. 82
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………………. 85

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست جدول ها

جدول 1-1- ساختار شیمیائی کریستالی انواع خاک رس Smectiteا…………………………………………………………. 17

جدول 1-2- – خواص و کاربردهای MMT .ا………………………………………………………………………………………… 20

جدول 2-1- مشخصات پارچه……………………………………………………………………………………………………….. 29

جدول 2-2- مشخصات نمونه های پوشش شده با نانورس……………………………………………………………………… 36

جدول 2-3- تقسیم بندی مواد بر اساس شاخص اکسیژن ………………………………………………………………………43

جدول 2-4- مشخصات دستگاه اندازه گیری مقاومت الکتریکی KYORITSO..ا………………………………………………… 47
جدول 3-1- مقادیر مولفه های رنگ سطح نمونه ها و میزان زردی………………………………………………………………..50

جدول 3-2- خلاصه آزمون TGA نمونه های مختلف…………………………………………………………………………………..63

جدول 3-3- مقایسه نتایج آزمون استاندارد شعله پنبه با نمونه های پوشش داده شده با نانورس………………………….. 70

جدول 3-4- نتایج آزمون LOI نمونه های خام و پوشش داده شده با نانورس…………………………………………………… 72

جدول 3-5- نتایج آزمون مقاومت الکتریکی نمونه های مختلف……………………………………………………………………. 75

فهرست نمودارها

نمودار 3-1- نتایج تست ATR نمونه های شاهد……………………………………………………………………………………51 ن

مودار 2-3 – نتایج آزمون ATR نمونه های 5، 10 ، 15 ، 20 درصد……………………………………………………………….. 52

نمودار 3-3 – نتایج آزمون ATR نمونه های پنبه، پنبه، پنبه پوشش شده با رزین و نمونه 15% …………………………….. 53 ن

مودار 3-4 – نمودار WAXD نانورس cloisite 30B ….ا………………………………………………………………………………..54

نمودار 3-5- نمودار WAXD نمونه حاوی 5% نانورس………………………………………………………………………………… 54

نمودار 3-6- نمودار WAXD نمونه حاوی 10% نانورس……………………………………………………………………………… 54

نمودار 3-7- نمودار WAXD نمونه حاوی 15% نانورس ………………………………………………………………………………54

نمودار 3-8 – نمودار WAXD نمونه حاوی 20% نانورس…………………………………………………………………………….. 54

نمودار 3-9- نمودار WAXD نانورس Cloisite 30B و نمونه حاوی 15% نانورس…………………………………………………. 55
نمودار 3-10- منحنی TGA نمونه پارچه پنبه ای خام……………………………………………………………………………….59

نمودار 3-11- منحنی TGA نمونه پنبه پوشش داده شده با رزین……………………………………………………………….. 59

نمودار 3-12- منحنی TGA نمونه حاوی 5% نانورس………………………………………………………………………………. 60

نمودار 3-13- منحنی TGA نمونه حاوی 10% نانورس…………………………………………………………………………….. 60

نمودار 3-14- منحنی TGA نمونه حاوی 15% نانورس…………………………………………………………………………….. 61
نمودار 3-15- منحنی TGA نمونه حاوی 20% نانورس……………………………………………………………………………….61
نمودار 3-16- منحنی های TGA نمونه های شاهد و پوشش شده با مقادیر مختلف نانورس………………………………….62

نمودار 3-17- منحنی DSC نمونه پارچه خام 100% پنبه……………………………………………………………………………64
نمودار 3-18- منحنی DSC پارچه پنبه ای پوشش شده با رزین…………………………………………………………………… 64

نمودار 3-19- منحنی DSC نمونه پنبه عمل شده با 5% نانورس…………………………………………………………………..65

نمودار 3-20- منحنی DSC نمونه پنبه عمل شده با 10% نانورس ………………………………………………………………… 65

نمودار 3-21- منحنی DSC نمونه پنبه عمل شده با 15% نانورس………………………………………………………………… 66

نمودار 3-22- منحنی DSC نمونه پنبه عمل شده با 20% نانورس………………………………………………………………. 66

نمودار 3-23- منحنی DSC پنبه خام، پنبه پوشش شده با رزین و نمونه 15% ………………………………………………..67

نمودار 3-24- منحنی DSC پنبه خام، و نمونه های عمل شده 5،15 و 20 درصد نانورس…………………………………….. 69

نمودار 3-25- مقایسه طیف عبوری ماوراء بنفش نمونه های خام و حاوی نانورس……………………………………………. 73

نمودار 3-26- مقایسه طیف انعکاسی ماوراء بنفش نمونه های خام و حاوی نانورس………………………………………… 74

فهرست اشکال

شکل 1-1- مورفولوژی لیف پنبه……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 6

شکل 1-2 – ساختار فیلو سیلیکات خشک………………………………………………………………………………………… 15

شکل 1-3 – تصویر میکروسکوپ SEM کریستال Smectite .ا………………………………………………………………………16

شکل 4-1– ساختار مونتموریلونیت……………………………………………………………………………………………………18

شکل1- 5 – ساختار های متفاوت خاک رس در حالت سوسپانسیون…………………………………………………………… 21

شکل 1-6- اصلاح MMT با نمک آمونیوم چها ظرفیتی………………………………………………………………………………25
شکل 2-1- ساختار نمک آمونیوم اصلاح کننده نانورس Cloisite 30B.ا…………………………………………………………… 30

شکل 2-2- نسبت آبگریز بودن محصولات Cloisite نسبت به یکدیگر……………………………………………………………. 30

شکل 2-3 – ساختار اصلاح کننده های آلی در تولید نانورس محصولات Southern Clay…ا…………………………………… 31

شکل 2-4- نحوه عملکرد دیسپرس کننده………………………………………………………………………………………….. 33

شکل 2-5- نمایی از شابلون و تیغه ………………………………………………………………………………………………… 35

شکل 2-6- نحوه عملکرد دستگاه ATR …..ا……………………………………………………………………………………….. 37

شکل 2-7- نمایی از آزمون عمودی استاندارد شعله……………………………………………………………………………… 42
شکل 2-8- شمایی از دستگاه سنجش شاخص اکسیژن………………………………………………………………………….43

شکل 2-9- میزان شاخص تخریبی اشعه فرا بنفش با افزایش طول موج………………………………………………………..45
شکل 2-10- نمایی از دستگاه سنجش مقاومت الکتریکی KYORITSO …..ا…………………………………………………. 46
شکل 3-1- تصویر SEM پنبه خام 500X ……….ا………………………………………………………………………………….. 36

شکل 3-2- تصویر SEM ذرات نانورس 500X ……ا………………………………………………………………………………….. 36

شکل 3-3- تصویر SEM پارچه پوشش شده رزین 200X ا…………………………………………………………………………..36

شکل 3-4- تصویر SEM نمونه 5% با بزرگنمایی 200X….ا……………………………………………………………………….. 36

شکل 3-5- تصویر SEM نمونه 10% با بزرگنمایی 200X ..ا…………………………………………………………………………57

شکل 3-6- تصویر SEM نمونه 15% با بزرگنمایی 200X …ا……………………………………………………………………… 57

شکل 3-7- تصویر SEM ذرات نانورس با بزرگنمایی 2000X …..ا…………………………………………………………………..58

 

Abstract
Creating new properties to cotton fabric leads to make it more applicable. To reach this goal, using nano materials can be useful. In this research, modified nanoclay was applied in order to make new properties such as thermal stability and ultra violet protection on cotton fabric. The acrylic resin along with a thickener was used for coating process. For surface analysis, color data and yellowing was measured and ATR result was reported. The picture of SEM has shown an even coating of acrylic resin and nano clay on cotton fabric surface. The results of wide angle X-Ray diffraction have shown that basal space between silicate layers are widen after dispersion in distilled water. Increasing in thermal stability has been proved by Thermogravimetric (TGA) and DSC analysis. The vertical ignition test and limited oxygen index (LOI) have shown the flame retardency enhancement of nano clay coated samples comparing with untreated cotton. The results of transition and reflection of ultra violet spectrum for different samples at 200-400 nm have shown the ultravaiolet absorption enhancement of the nano clay coated samples. The electrical resistace of treated samples also increased.


 


 مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

فایل word

خرید35000تومان