روش های تولید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری

الف – مخلوط سازی مستقیم
در این روش سوسپانسیونی از مواد نانو به محلول پلیمری اضافه می شود. در ادامه پس از ایجاد اختلاط و اطمینان از توزیع یکنواخت مواد پرکننده در پلیمر و سازگاری آن با زمینه, مخلوط حاصله توسط یک پرس هیدرولیک در یک قالب اکسترود می شود و در نهایت صفحات نازک نانو کامپوزیت بدست می آیند.
محدودیت این روش میزان فاز تقویت کننده یا همان مواد پر کننده است. به عنوان مثال برای تولید نانوکامپوزیت سیلیکا/پلی پروپیلن حداکثر میزان نانوذرات سیلیکا ۲۰ درصد وزنی می تواند باشد. البته به نظر می رسد آگلومره شدن ذرات نیز از دیگر محدودیت های این روش باشد.

ب- فرآوری محلولی
با استفاده از این روش می توان بر بعضی از محدودیت های روش مخلوط سازی مستقیم غلبه کرد، ضمن آنکه می توان میزان آگلومراسیون و کلوخه ای شدن نانوذرات در ماده پلیمری را کاهش داد. در این روش به دو صورت می توان نانوکامپوزیت های پلیمری را تولید کرد. اگر ماده زمینه پلیمری و مواد نانو تقویت کنندۀ آن در یکدیگر قابل حل شدن باشند، محلول حاصل را می توان در یک قالب ریخته گری کرده و نانوکامپوزیت تولید نمود در غیر این صورت مخلوط مواد نانو کامپوزیت در یک حلال حل شده و در نهایت با تبخیر حلال، نانوکامپوزیت مورد نظر بدست می آید.

ج- پلیمریزاسیون درجا
در این روش مواد نانو را در منومر و یا محلول منومر پلیمر زمینه جاسازی کرده، و سپس با پلیمریزاسیون، منومر رشد کرده و مواد پر کننده نانومتری را در بر می گیرد. نکته کلیدی در این روش نحوه توزیع مواد نانو در منومر است. با کنترل پیوند بین مواد نانو و ماده زمینه می توان توزیع مورد نظر را بدست آورد.
بسیاری از نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری را می توان با این روش تولید کرد.
نانوکامپوزیت هایی نظیر سیلیکا/نایلون ۶ و تیتانیا / پلی متیل متاکریلیت از این دسته هستند.
نکته ای که در روشهای تولید نانوکامپوزیت های پلیمری اهمیت دارد و آن ها را از یکدیگری متمایز می کند، توزیع مناسب ماده پرکننده است. با اصلاح سطحی می توان این توزیع را به شکل یکنواخت به گونه ای انجام داد که از آگلومراسیون اجزای نانومتری ماده پرکننده جلوگیری شود و توزیع مناسب فاز تقویت کننده فراهم گردد. در واقع نکته مهم در تمام این فرایندها اصلاح فصل مشترک بین پلیمر و اجزای نانومتری است و از آنجایی که مشتق پذیری پلیمرهایی نظیر اپوکسی بالاست، لذا برای اصلاح سطحی باید از مولکول هایی استفاده گردد که اتصال بین ماده پرکننده و پلیمر را بهبود بخشد.

در بحث اصلاح سطحی و بر هم کنش فصل مشترک ماده پرکننده و پلیمر، نوع ماده پرکننده و نسبت سطح تماس به حجم آن از اهمیت زیادی برخوردار است.

در نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری از نانوذرات، نانوصفحات ، نانوالیاف و همین طور نانولوله ها به عنوان ماده تقویت کننده استفاده می شود.
این در حالی است که عمدتاً در مورد نانو کامپوزیت های زمینه فلزی و سرامیکی از نانوذرات به عنوان ماده پر کننده استفاده می شود. در نانو کامپوزیت های پلیمری معمولا از پلیمرهای ترموست نظیر اپوکسی, پلی ایمید و پلیمرهای ترموپلاستیک نظیر نایلون ۶ ، پلی اتراترکتون ، پلی پروپیلن و پلی استایرن به عنوان ماده زمینه این کامپوزیت ها استفاده می گردد.