مروری بر نانوکامپوزیت‌های رزین پلی‌استر اشباع‌نشده

پلی‌استرهای اشباع‌نشده شامل انواع ارتو، ایزو، بیس‌فنولی و وینیل استر بوده که به‌شکل ماتریس و پوشش پرمصرف‌ترین رزین‌های پلیمری گرماسخت هستند و حدود سه‌چهارم کل رزین‌های گرماسخت مصرفی در صنعت را تشکیل می‌دهند. از برتری‌های عمده رزین‌های پلی‌استر اشباع‌نشده می‌توان به قیمت کم، گران‌روی کم، خواص مکانیکی و مقاومت شیمیایی خوب، سبکی، جذب رطوبت کم، پخت بدون تشکیل محصول فرار و قابلیت فراورش ساده با روش‌های فراوری متداول، اشاره کرد. پلی‌استرهای اشباع‌نشده در گستره‌ای از کاربردهای صنعتی مهم شامل کامپوزیت‌ها، پوشش‌ها، درزگیرها و نیز در خطوط لوله، مخزن‌های ذخیره مواد شیمیایی و سوخت و قطعات کارآمد برای صنایع ساختمان، الکتریکی و حمل‌ونقل زمینی و دریایی استفاده شده‌اند. اما جمع‌شدگی زیاد پس از پخت، پایداری ضعیف در برابر آتش و آلودگی زیست‌محیطی ناشی از فراریت استیرن، کاربرد آن‌ها را در بعضی زمینه‌ها محدود می‌کند. در دهه‌های گذشته، استفاده از نانوپرکننده در پلیمرها برای تشکیل نانوکامپوزیت‌های پلیمری به‌دلیل قابلیت ترکیب‌کردن برتری‌های نانوپرکننده‌ها و پلیمرها، توجه پژوهشگران را جلب کرده است. از این‌رو، توسعه نانوکامپوزیت‌های رزین‌های پلی‌استر اشباع‌نشده این رزین‌ها را برای کاربردهای فعلی و نوظهوری مطلوب می‌سازد که نیازمند استحکام ویژه زیاد، حفاظت الکترومغناطیسی و بهبود پایداری گرمایی هستند. اما، چالش اصلی در تهیه نانوکامپوزیت‌ها دستیابی به پراکنش همگن نانوپرکننده درون ماتریس پلیمر بوده که کلید اصلی دستیابی به خواص دلخواه است. بنابراین، هدف مطالعه حاضر ارزیابی پژوهش‌های انجام‌شده در زمینه تهیه نانوکامپوزیت‌های رزین‌ پلی‌استر اشباع‌نشده و بررسی خواص آن‌ها و در نهایت بیان محدودیت‌ها در ساخت این نانوکامپوزیت‌هاست. بدین منظور، ابتدا انواع نانوپرکننده‌های استفاده‌شده در این سامانه‌ها دسته‌بندی شده و روش‌های اختلاط نانوپرکننده‌ها با رزین‌های پلی‌استر اشباع‌نشده معرفی می‌شوند. سپس، با توجه به پژوهش‌های انجام‌شده در این زمینه اثر افزودن نانوپرکننده‌ها بر خواص این نانوکامپوزیت‌ها مرور می‌شوند.

unsaturated polyester resin nanocomposites: an overview

unsaturated polyester resins (uprs) including ortho, iso, bisphenolic and vinylester are the most widely used thermosetting polymeric resins in the form of coating and matrix in the industry, making up around three quarters of all thermoset resins used in the industry. the major advantages of uprs include low cost, low viscosity, good mechanical properties and chemical resistance, lightness, low moisture absorption, curing without the formation of volatiles, and simple processing with conventional processing methods. uprs have been used  in a wide variety of applications including composites, coatings, sealants, chemical and fuel storage tanks, and high-performance components for the construction, marine and land transportation, and electrical industries. however their high shrinkage after curing, low fire resistance and  environmental pollution due to volatile styrene have limited their use. in the past decades, the use of nanofillers in polymers to form polymer nanocomposites has attracted attention due to the ability to combine the advantages of nanofillers and polymers. in addition, the development of nanocomposites of uprs has made these resins desirable for current and emerging applications that require high specific strength, electromagnetic shielding and improved thermal stability. however, due to the high tendency of nanoparticles to agglomerate, the main challenge in the preparation of nanocomposites is to achieve a homogeneous distribution of nanofillers in the matrix, which is the main key to achieving the desired properties. therefore, the aim of this study is to evaluate extensive research in this field and to recognize the existing limitations related to the manufacture of these nanocomposites. for this purpose, firstly, the types of nanofillers are categorized and the mixing of nanofillers with uprs is introduced. then, the effect of adding nanofillers on the properties of these nanocomposites is reviewed according to the research works done in this field.