مدل امولسیونی اصلاح‌شده جدید برای آمیخته‌های پلیمری دوتایی امتزاج‌ناپذیر دارای نانوذرات توزیع‌شده در قطره‌ها

فرضیه: مدل امولسیونی palierne معمولاً برای بررسی ارتباط رئولوژی-شکل‌شناسی آمیخته‌های پلیمری امتزاج‌ناپذیر با شکل‌شناسی قطره-ماتریس استفاده می‌شود. مدل palierne رفتار گرانروکشسان خطی را برای امولسیون‌ها و تعلیق‌ها فقط زمانی‌که کسر حجمی فاز پراکنده زیاد نباشد، به‌خوبی پیش‌بینی می‌کند. از منظر نانوکامپوزیت‌ها، مدل palierne به‌دلیل برهم‌کنش‌های میان نانوذرات قابلیت پیش‌بینی نتایج تجربی را ندارد. بنابراین، پژوهشگران مدل امولسیونی palierne را با درنظرگرفتن اثرهای مقدار تقویت برش و مقدار تقویت تنش اصلاح کردند. با وجود این، مدل‌های palierne اصلاح‌شده نتوانستند مدول مختلط آمیخته‌های پلیمری دوتایی دارای نانوذرات را به‌دلیل پیچیدگی این نوع سامانه‌ها پیش‌بینی کنند.روش‌ها: مدل جدیدی به‌کمک روش تلفیقی مناسب برای پیش‌بینی مدول مختلط آمیخته‌های پلیمری دارای نانوذرات جاداده‌شده درون فاز قطره‌ها پیشنهاد شده است. مدل پیشنهاد‌شده، برهم‌کنش ذره-ذره، ذره-پلیمر و اثر ازدحام قطره‌ها را درنظر می‌گیرد. از طرف دیگر، برای صحت‌سنجی مدل پیشنهادی، آمیخته پلیمری پلی‌استیرن-پلی(متیل متاکریلات) در مجاورت %1 وزنی نانولوله کربن با روش اختلاط مذاب تهیه شد.یافته‌ها: شکل‌شناسی به‌صورت قطره‌های پلی‌استیرن پراکنده‌شده درون ماتریس پلی(متیل متاکریلات) مشخص شد و نتایج میکروسکوپی الکترون عبوری نشان داد، نانولوله‌های کربن درون فاز قطره قرار گرفتند. نتایج صحت‌سنجی مدل پیشنهادی با داده‌های تجربی در مقایسه با سایر مدل‌های palierne اصلاح‌شده انطباق بهتری داشت و پارامترهای به‌دست‌آمده از مدل پیشنهادی، جزئیات بیشتری از خواص گرانروکشسان نظیر کشش بین‌سطحی نانوذرات-فاز قطره، اثر ازدحام قطره‌های پراکنده، مقدار تقویت‌کنندگی نانوذرات و کشش بین‌سطحی نانوکامپوزیت را مشخص کردند.

A New Modified Emulsion Model for Immiscible Binary Polymeric Blends Containing Nanoparticles Distributed in Droplets

Hypothesis: Palierne emulsion model is usually used to investigate the rheologymorphology correlation for immiscible polymer blends by dropletmatrix morphology. The Palierne model describes the linear viscoelastic behavior of emulsions and suspensions properly only when the dispersed phase volume fraction is not high. In the case of nanocomposites, the Palierne model cannot predict the experimental data due to the interactions between the nanoparticles. Therefore, researchers modified Palierne emulsion model by considering the shear amplification rate effect and stress amplification rate effect for nanocomposites. However, modified Palierne models could not predict the complex modulus of binary polymeric blends containing nanoparticles due to the complexity of these systems.Methods: A new model is proposed using a suitable combinative method to predict the complex modulus of binary polymer blends with nanoparticles localized in the droplets phase. The proposed model considers particleparticle interaction, polymerparticle interaction and droplets crowding effect. On the other hand, for the validation of the proposed model, a poly(styrene)/poly(methyl methacrylate) polymer blend was prepared in the presence of 1 wt% CNT by melt mixing method.Findings: The morphology was characterized as dispersed PS droplets within the PMMA matrix, and the transmission electron microscopy results indicated that the CNT was localized in the droplet phase. The validation results of the proposed model were more consistent with the experimental data compared to other modified Palierne models, and the parameters obtained from the proposed model provided more details on viscoelastic properties such as droplet phasenanoparticles interfacial tension, disperse droplets crowding effect, nanoparticles amplification rate, and nanocomposite interfacial tension.