Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Masoomi
محمود معصومی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Leila Olyaie
لیلا اولیائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
Thermoplastic composites reinforced by fibers due to their good recycleability has been greatly under attentions. Novadays polyolefins are the most used groups of the thermoplastic polymers which among them polypropylene because of its more pleasant mechanical properties has been attracted special attention to itself. Beside, using thermoplastic fibers in thermoplastic matrix, also cause the composite to be recycled easier. Given that the polyamide fibers have excellent properties such as high strength, low creep and low wear, in this reaearch reinforced polypropylene composite with 10% polyamide short length fibers has been prepared, according to high utilitization of composite pp/glass fiber, the composite gathered in this research can be a good replacement to that. The interface between matrix and fibers plays major role in the physical and mechanical properties of composite material. For this reason nanoclay (Non-polar Monte Morillonite) with 1, 3 and 5 was added to this composite to check its influence on both presence and non presence of 10% coupling agent PP-g-MA at the interface and as the result investigated the compsite’s mechanical and thermal properties. In this research, first of all to increase the amount of nanoclay distribution in the matrix, a masterbatch containing polypropylene and %20 nanoclay was prepared. Hereafter the prepared masterbatch was mixed by polypropylene and coupling agent and fiber in a internal mixer with 180 temperature (due to the DSC test results temperature 180 was among the melting temperature of polyamide fibers and polypropylene). The material provided by mixer was formed by means of hot press machine and has been tested. The results of the XRD test determined that presence of coupling agent cause pleasant distribution of nanoclay, so that in 1 phr nanoclay the full dispersion of nanoparticle layers is observed. Based on the tensile and impact test results, adding coupling agent caused tensile strength to increase by %11.27 and young’s modulus to increase by %6.32 while caused failure strain to decrease by %40.85 and impact strength to decrease by %4.4. By addition of 3 phr nanoclay to PP composite reinforced by polyamide short length fiber, tensile strength to the %8.6 and young’s modulus to the %10.34 and failure strain to the %2.28 has shown reduction and impact strength was increased to the %29.5. Also by addition of nanoclay to composite containing coupling agent, tensile strength and young’s modulus was decreased while impact strength was increased, but in this system failure strain showed reduction in 1 phr of nanoclay and by increasing the amount of nanoclay gradually was increased. The SEM images from the samples fracture’s surface noticed that coupling agent cause cohesion at the interface of the fibers and polypropylene, while nanoclay reduce its influence and decrease the cohesion. But addition of nanoclay to composite with no presence of coupling agent caused mechanical involvement (ups and downs) at the interface. The heat of deflection temperature (HDT) test results determined that coupling agent cause growth in composite’s HDT from 50.7 ? to 54.3? , while adding nanoclay in presence and nonpresence of coupling agent, will cause it to decrease. According to the polarized light microscope images formation of TC (Transcrystallinity) layer on the PA (polyamide) fibers was not detected. This images noticed that nanoclay cause crystals within the matrix to be smaller
مواد مرکب گرمانرم تقویت شده با الیاف به علت داشتن قابلیت بازیافت پذیری، مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. پلی الفین ها امروزه بیش ترین گروه های مورد استفاده از پلیمرهای گرمانرم می باشند که از بین آن ها پلی پروپیلن به علت داشتن خواص مکانیکی بالاتر توجه ویژه ای را به خود جلب کرده است. از طرف دیگر، استفاده از الیاف گرمانرم در زمینه های گرمانرم نیز، موجب بازیافت راحت تر مواد مرکب می شود. باتوجه به این که الیاف پلی آمید خواص بسیار خوبی از جمله استحکام بالا، خزش کم و سایش کم را دارا می باشد، در این پژوهش، ماده مرکب زمینه پلی پروپیلن و 10% الیاف کوتاه پلی آمید تهیه گشت، با توجه به استفاده زیاد ماده مرکب پلی پروپیلن و الیاف شیشه، ماده مرکب تهیه شده در این پژوهش می تواند جایگزین مناسبی برای آن باشد. فصل مشترک زمینه و الیاف نقش مهمی را در خواص فیزیکی و مکانیکی مواد مرکب ایفا می کند، به همین علت نانوخاک رس (مونت موریلونیت غیرقطبی) با 1، 3 و 5 phr به این ماده مرکب افزوده شد تا اثر آن در حضور و عدم حضور 10% سازگارکننده پلی پروپیلن پیوندی با مالئیک انیدرید بر فصل مشترک و در نتیجه بر خواص فیزیکی مکانیکی و گرمایی ماده مرکب بررسی شود. در این پژوهش ابتدا به منظور افزایش میزان پراکنش نانوخاک رس درون زمینه، مستربچ نانوخاک رس و پلی پروپیلن با 20% نانوخاک رس تهیه شد. سپس مستربچ تهیه شده با پلی پروپیلن، سازگارکننده و الیاف توسط مخلوط کن داخلی با دمای ?180 (با توجه به نتایج آزمون کالریمتری روبشی تفاضلی، دمای ?180بین دمای ذوب الیاف پلی آمید و زمینه پلی پروپیلن بود) مخلوط گشت. مواد حاصل از مخلوط کن توسط دستگاه پرس گرم قالب گیری شد و مورد آزمون قرار گرفت. نتایج آزمون پراش اشعه X نشان داد که حضور سازگارکننده باعث پراکنش خوب لایه های نانوخاک رس می شود، به طوری که در phr 1 نانوخاک رس پراکنش کامل لایه های نانوذره مشاهده می شود. بر اساس نتایج آزمون کشش و ضربه، اضافه کردن سازگارکننده باعث افزایش استحکام کششی به میزان 27/11% و مدول یانگ به میزان 32/6% شده و کرنش شکست را 85/40% و استحکام ضربه ای را 4/4% کاهش داد. با اضافه کردن phr 3 نانوخاک رس به ماده مرکب پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف کوتاه پلی آمید، استحکام کششی به میزان 6/8%، مدول یانگ به میزان 34/10% و کرنش شکست به میزان 28/2% کاهش نشان داده و استحکام ضربه ای به میزان 5/29% افزایش یافت. با افزودن نانوخاک رس به ماده مرکب حاوی سازگارکننده نیز، استحکام کششی و مدول یانگ کاهش یافته و استحکام ضربه ای افزایش یافت، اما در این سامانه کرنش شکست در phr 1 نانوخاک رس کاهش نشان داده و با افزایش میزان نانوخاک رس به تدریج افزایش یافت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست نمونه ها نشان داد که سازگارکننده باعث چسبندگی فصل مشترک الیاف و پلی پروپیلن می شود، در صورتی که نانوخاک رس اثر آن را کم کرده و چسبندگی را کاهش می دهد، درمقابل اضافه کردن نانوخاک رس به ماده مرکب بدون حضور سازگارکننده باعث ایجاد پستی و بلندی در فصل مشترک شده است. نتایج آزمون تغییر شکل گرمایی نشان داد که سازگارکننده باعث افزایش دمای تغییر شکل گرمایی ماده مرکب از ? 7/50 به ? 3/54 می شود، درحالی که اضافه کردن نانوخاک رس در حضور و عدم حضور سازگارکننده، آن را کاهش می دهد. با توجه به تصاویر میکروسکوپ نور پلاریزه تشکیل لایه بلورهای عرضی (Transcrystallinity) بر روی الیاف پلی آمید مشاهده نشد. این تصاویر نشان دادند که نانوخاک رس باعث کوچک شدن اندازه بلورهای درون زمینه می شوند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی