Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Zadhosh
علی زادهوش (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fatemeh Asoodeh
فاطمه آسوده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Investigation of Relationship between Fiber Length Distribution Factor and Rheological and Mechanical Properties of Glass-Fiber Reinforced Polypropylene (PP)
Short fiber reinforced thermoplastics are used increasingly as structural materials because they don’t only provide superior mechanical properties, but they can also be easily produced by rapid extrusion compounding and injection molding processes. Fiber breakage usually occurs in short fiber reinforced thermoplastics processing and resulting final products have Fiber Length Distribution (FLD). The fiber length is governed by a number of factors including fiber content and processing conditions. The mechanical properties of short fiber reinforced thermoplastics such as strength, elastic modulus and fracture toughness, are critically dependent on the fiber length distribution. In this project, parameters governing fiber length distribution, rheological properties and mechanical properties of the injection moulded specimens were investigated. This research work has been divided in three sections: 1) Fiber distribution length and average length were determined. 2) Rheological properties of the composite material for several length distribution and fiber content were measured. 3) Mechanical properties of injection moulded specimens were determined. The obtained results indicate that: - The investigated samples are visco-plastic fluids. The Herschel-Bulkley model that has three variables ? 0 , k n, is the best model for describing samples behavior. Although change in fiber length distribution doesn’t change the rheological model that define the fluid behavior, but it changes the parameters values of this model. Consistency index ,k, and yield stress ,? 0 , are directly related to fiber length distribution factor, while Non- Newtonian index, n, shows the inverse relationship with fiber length distribution factor. - In all specimens, stress and melt viscosity increase for higher fiber volume fraction. Furthermore, by decrease of fiber length distribution factor, viscosity and stress are significantly decreased. It should be noted that, in the composite rheological behavior, fiber length is a more effective parameter than fiber volume fraction. - The results of tensile and bending tests shows a direct relationship between fiber length distribution factor and composite strength and modulus. For mechanical properties of composite, fiber volume fraction is more effective parameter than fiber length distribution factor. On the other hand, bending modulus and strength are higher than their tensile values and have a greater range of changes with less influence by fiber length distribution factor. Key words: Short Fiber Composites, Fiber length distribution factor, Rheology.
امروزه از ترموپلاستیک های تقویت شده با الیاف کوتاه به عنوان مواد ساختاری، به صورت گسترده ای استفاده می شود زیرا این مواد نه تنها سبب بهبود خواص مکانیکی می شوند، بلکه تولید آنها نیز با استفاده از فرآیندهای اکستروژن و قالب گیری تزریقی به سرعت انجام می شود. طی فرآوری ترموپلاستیک های الیاف کوتاه، معمولاً شکست لیف اتفاق می افتد و در نتیجه توزیع طولی الیاف در محصول نهایی دیده می شود. طول الیاف توسط پارامترهایی نظیر کسرحجمی الیاف و شرایط فرآوری تعیین می شود. خواص مکانیکی مثل استحکام، مدول الاستیک و چقرمگی شکست ترموپلاستیک های تقویت شده با الیاف کوتاه، به شدت تحت تأثیر توزیع طول الیاف هستند. در این تحقیق، رابطه ی میان پارامترهای طولی الیاف و خواص رئولوژیکی و مکانیکی کالای نهایی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا تحقیق دارای سه بخش کلی است : 1) طول میانگین و فاکتور توزیع طول الیاف برای نمونه ها استخراج شده hy;است. 2) خواص رئولوژیکی کامپوزیت برای نمونه های دارای طول و کسرحجمی مختلف الیاف اندازه گیری شده است. 3) خواص مکانیکی قطعات قالب گیری شده مورد بررسی قرار گرفته است. مطابق نتایج حاصل از آزمون رئولوژیکی، نمونه های مورد بررسی در دسته ی سیالات ویسکو- پلاستیک قرار دارند. مدل هرشل- بالکلی مناسب ترین مدل برای توصیف رفتار جریان نمونه ها می باشد و دارای سه متغیر تنش اولیه، ضریب تناسب و شاخص غیرنیوتنی بودن است. اگرچه تغییر توزیع طول الیاف منجر به تغییر مدل رئولوژی که رفتار سیال را تعریف می کند نشده است، اما پارامترهای این مدل را تغییر می دهد؛ به این صورت که ضریب تناسب k و تنش اولیه ? 0 دارای رابطه ی مستقیم با فاکتور توزیع طول الیاف هستند، در حالیکه شاخص غیرنیوتنی بودن، n، با فاکتور توزیع طول الیاف رابطه ی عکس دارد. در تمامی نمونه ها با افزایش کسر حجمی الیاف، تنش و گرانروی مذاب افزایش یافته است. به علاوه، با کاهش فاکتور توزیع طول الیاف، گرانروی و تنش به مقدار قابل توجهی کاهش یافته اند. این کاهش در مقایسه با کاهش گرانروی و تنش در اثر کاهش کسرحجمی الیاف بسیار چشم گیرتر بوده و نشان می دهد که طول الیاف پارامتری تاثیرگذارتر از کسرحجمی الیاف در رفتار رئولوژیکی کامپوزیت می باشد. نتایج حاصل از آزمایش های کشش و خمش نشان دادند که افزایش فاکتور توزیع طول الیاف، هر دو عامل استحکام و ازدیاد طول تا شکست کامپوزیت را افزایش می دهد. به علاوه، مدول کامپوزیت با افزایش فاکتور توزیع طول الیاف افزایش می یابد. لازم به ذکر است که تغییرات خواص مکانیکی در اثر تغییر کسرحجمی پرکننده واضح تر از تاثیر طول الیاف می باشد. مقایسه ی نتایج حاصل از آزمایش کشش و خمش نشان می دهد که استحکام خمشی نسبت به استحکام کششی، وابستگی کمتری به طول الیاف دارد؛ ضمنا مقادیر مدول، استحکام و ازدیاد طول تا شکست خمشی کامپوزیت بزرگ تر از مقادیر کششی آن ها بوده و گستره ی تغییرات بزرگ تری نیز دارند. کلمات کلیدی: کامپوزیت های الیاف کوتاه، توزیع طولی الیاف، رئولوژی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی