سنتز و شناسایی کوپلیمر پلی(‌پروپیلن-‌استیرن) پیوندخورده به نانولوله کربن چنددیواره با پلیمرشدن رادیکالی زنده واسطه نیتروکسیدی و روش میان‌لایه‌ای‌شدن در محلول

فرضیه: اصلاح شیمیایی کوپلیمرها و پلیمرهای تجاری و صنعتی مانند پلی‌پروپیلن (pp) یکی از تلاش‌ها و چالش‌های دانشمندان پلیمر است. در این کار پژوهشی، نانوکامپوزیت پلی‌پروپیلن اصلاح‌شده با پلی‌استیرن و نانولوله کربن چنددیواره با روش‌های جدید پلیمرشدن شامل پلیمرشدن رادیکالی زنده تهیه شدند. روش‌ها: بدین منظور، ابتدا پلی‌پروپیلن عامل‌دار‌شده با مالئیک انیدرید تهیه شد. سپس برای ایجاد درشت‌آغازگر، پلی‌پروپیلن با حدواسط نیتروکسیدی و پلی‌پروپیلن عامل‌دار‌شده با مالئیک انیدرید، تحت واکنش با اتانول آمین و سپس آلفاکلروفنیل استیل کلرید قرار گرفت، تا پلی‌پروپیلن کلرواستیل‌دارشده حاصل شود. از سوی دیگر، 2، 2، 6، 6تترامتیل1پی‌پیریدینیل اکسی (درشت‌آعازگر tempo) در مجاورت اسکوربیک اسید به tempooh تبدیل شد. واکنش tempooh با پلی‌پروپیلن کلرواستیل‌دار‌شده، به ایجاد درشت‌آغازگر نیتروکسیدی پلی‌پروپیلن (ppgtempo) منجر شد. به‌کمک ‌tempoهای قرارگرفته روی پلی‌پروپیلن، پلی‌استیرن با وزن مولکولی کنترل‌شده روی پلی‌پروپیلن قرار گرفت. در نهایت، نانوکامپوزیت (ppgpst)mwcntsg تهیه شد. در پژوهش دیگری که با فرایند استری‌شدن انجام شد، نانولوله‌های کربن ابتدا در واکنش با مخلوط سولفوریک اسید، نیتریک اسید و سپس با تیونیل کلرید به‌ترتیب با گروه‌های کربوکسیل و کلر عامل‌دار‌شده و در مرحله بعد با ppoh برای تهیه نانوکامپوزیت ppgmwcnts در حلال thf بازروانی و وارد واکنش شدند.یافته‌ها: هر یک از مراحل واکنش با طیف‌سنجی ftir و 1h nmr بررسی و انجام موفقیت‌آمیز واکنش‌ها تایید شد. وجود لایه پلیمری ایجادشده در سطح نانولوله‌ها با میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز تایید شد. همچنین گرماوزن‌سنجی نشان داد، پلیمرهای اتصال‌یافته به سطح نانولوله‌ها مقاومت گرمایی بیشتری نسبت به پلیمر خالص دارند.

Synthesis and Characterization of Copolymer Poly(propylene-co-styrene) Grafted-Multiple-walled Carbon Nanotubes by Nitroxide-mediated Living Radical Polymerization and Solution Intercalation Method

Hypothesis: Chemical modification of commercial and industrial copolymers and polymers such as polypropylene (PP) is one of the challenges of polymer chemistry. In this research work, a polypropylene nanocomposite modified with polystyrene (PSt) and carbon nanotube was synthesized by new methods, including living free radical polymerization (LFRP).Methods: Maleic anhydride was grafted onto polypropylene (PP) followed by opening of the anhydride ring with ethanolamine to produce hydroxylated polypropylene (PPOH). Hydroxyl groups were esterified using αphenyl chloroacetyl chloride to obtain PPCl. Then 2,2,6,6tetramethyl1piperidinyloxy (TEMPO) was immobilized onto the PP backbone using a nucleophilic substitution reaction to produce PPTEMPO macroinitiator. Afterward, the monomer (St) was grafted onto the backbone (PP) through “grafting onto” technique to afford (PPTEMPO)gPSt. The chlorideendcaped PPgPSt copolymer was then attached to the oxidized MWCNTs in the presence of DMF as solvent to produce the MWCNTsg(PPgPSt) nanocomposite by solution intercalation method. Also, the present study confirmed that PPgMA was efficient to promote the dispersion of MWCNTs in the PP matrix, which solved the problem of CNTs aggregation and limited compatibility between nanotubes and polymer matrices. In another study nanotubespolypropylene nanocomposities were prepared through esterification process.Findings: The chemical structures of all samples were identified using Fourier transform infrared spectroscopy. Chemical bonding (PPTEMPO)gPSt to MWCNTs was confirmed by thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry results. In addition, morphology studies were investigated using TEM and SEM images. A synthesized MWCNTsg(PPgPSt) nanocomposite can be used as a reinforcement for polymer (nano) composites due to the superior features of MWCNTs as well as their compatibility with polymer materials after functionalization processes.