دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Experimental Investigation on the Foaming Dynamics and Cell Microstructure of Polystyrene/Nanosilica/n-Pentane Nanocomposites بررسی تجربی دینامیک فوم شدن و ریزساختار سلولی نانوکامپوزیتهای پلی استایرن/نانوسیلیکا/نرمال پنتان 289 301 32064 10.22068/jstc.2018.77627.1403 FA مهدی زارعی کارشناسی ارشد، مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز ، ایران مصطفی رضائی استاد، مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران 0000-0003-3715-847X مصطفی صالحی دکتری تخصصی، مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران Journal Article 2017 12 23 In this study the foaming dynamics and cell microstructure of polystyrene (PS) and polystyrene/nanosilica nanocomposites containing n-pentane foaming agent were investigated. In order to evaluate the nucleation and growth of bubbles in samples, in-situ microscopic observation method was used, and their foaming process in a discontinuous system was investigated. Nanocomposites were prepared by solution mixing method and their rheological properties were determined by rheological test. The contact angle method was used surface tension measurements. Incorporating of nanosilica into PS matrix decreased the contact angle and increased the surface tension of the samples. In order to investigate the foaming dynamics of samples, sheets with thickness of 200 µm were saturated in a high temperature and pressure chamber. Foaming dynamics was studied by the designed system. The temperature effect on the foaming dynamics was investigated in the samples containing of 3 %wt. n-pentane. Although the nucleation and growth rate of bubbles with temperature increasing from 140 to 160 ºC has almost been doubled, but broader cell size distribution was observed. In nanocomposite samples the nucleation has been increased compared to polystyrene, and the onset of nucleation has been dropped. By increasing n-pentane content to 5 %wt., the nucleation in nanocomposite samples was significantly increased compared to polystyrene. For further investigation of the final microstructure of foams, scanning electron microscopy (SEM) images were prepared and the results showed that silica nanoparticles have generated more uniform cells in the final microstructure. در این تحقیق دینامیک فوم شدن و ریزساختار سلولی پلی‌استایرن و نانوکامپوزیتهای پلی‌استایرن/ نانوسیلیکا حاوی عامل فوم‌زای نرمال پنتان مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی دقیق نحوه ایجاد و رشد حباب‌ها در نمونه‌ها از مشاهدات مستقیم تصویربرداری میکروسکوپی درجا استفاده شده و فرآیند فوم‌شدن آن‌ها در سیستم ناپیوسته بررسی گردید. نانوکامپوزیت‌ها به روش اختلاط محلولی تهیه گردیدند و رفتار رئولوژیکی آنها توسط آزمون رئومتری ارزیابی شدند. برای تعیین کشش سطحی نمونه‌ها از آزمون زاویه تماس استفاده گردید. حضور نانوذرات سیلیکا منجر به کاهش زاویه تماس و افزایش کشش سطحی نمونه ها گردید. برای بررسی دینامیک فوم شدن نمونه‌ها، فیلم‌هایی به ضخامت 200 میکرومتر درون محفظه دما و فشار بالا با نرمال پنتان اشباع گردیدند و مقدار عامل فوم‌زای یکسانی در همه نمونه ها وارد شد. دینامیک فوم‌شدن توسط سامانه طراحی شده مورد مطالعه قرار گرفت. اثر دما بر روی دینامیک فوم‌شدن نمونه‌ها که همگی حاوی %3 وزنی نرمال‌پنتان بودند، بررسی گردید. با وجود این که نرخ هسته‌گذاری و رشد حباب در نمونه‌ها با افزایش دما از ºC140 به ºC160، تقریباً دو برابر گردید، اما توزیع اندازه‌ی سلولی پهن‌تری مشاهده شد. در نمونه‌های نانوکامپوزیتی، هسته‌گذاری نسبت به پلی‌استایرن افزایش یافته و زمان شروع هسته‌گذاری کاهش یافته است. با افزایش مقدار گاز نرمال پنتان در نمونه‌ها به %5 وزنی، میزان هسته‌گذاری در نمونه‌های نانوکامپوزیتی مختلف نسبت به پلی‌استایرن افزایش چشمگیری یافت. برای بررسی ریزساختار نهایی نمونه‌ها، تصاویر SEM تهیه شد و نتایج نشان داد که نانوذرات سیلیکا، ریزساختار نهایی سلول‌ها را یکنواخت‌تر کرده است. https://jstc.iust.ac.ir/article_32064_ecf3a02f5ddebd103faadb6c9ae0ad1f.pdf