Skip to main content
SUPERVISOR
TAYEBEH BEHZAD,Peiman Mosaddegh
طیبه بهزاد (استاد راهنما) پیمان مصدق (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ehsan Bagheri
احسان باقری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Experimental Investigation into the Influence of Uniaxial Solid State Drawing on Mechanical and Thermal Properties of Poly (lactic acid) based Bio-nanocomposites
Environmental, safety, and economical concerns relating to the use of oil based polymers have made scientists and industrialists to look for biocompatible and biodegradable substitutes for them. Polylactic acid (PLA) is a biodegradable polymer which is a promising substitute for oil based polymers. In this project, polylactic acid/halloysite nanotube (PLA/HNT) nanocomposite films are fabricated and the influence of HNT addition and solid state uniaxial drawing as a mechanical modification method on mechanical and thermal properties of the films are investigated. A tensile testing machine equipped with a heating chamber is used for solid state drawing and the influence of various drawing conditions like ratio, temperature, and speed are investigated to obtain the highest properties. Uniaxial tensile testing is used to explore mechanical properties of the films before and after solid state drawing. Differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction spectroscopy (XRD), and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) are used to investigate thermal, structural, and morphological properties of the samples. Tensile testing results showed the maximum strength of 160.1 MPa for nanocomposites drawn with a ratio of 3 and 50 mm/min speed at 80 ?C after solid state drawing. Maximum increase in glass transition temperature (Tg) (approximately 20 ?C) and the amount of crystallinity was also for this sample. The highest increase in toughness (2346 %) was for the sample drawn with a ratio of 2 and 50 mm/min speed at 80 ?C. X-ray diffraction patterns indicated an increase in the amount of crystallinity for the drawn samples which was in agreement with tensile and DSC results. FE-SEM images showed a better distribution of nanotubes in the polymeric matrix after the drawing. Overall, the results show the efficiency of HNT addition and solid state drawing to enhance PLA properties. This project broadens the applications of PLA especially in packaging and medical applications like wound dressing. Keywords: Polylactic acid, Nanocomposite, Mechanical properties, Thermal properties
نگرانی های روزافزون زیست محیطی، ایمنی و اقتصادی مربوط به استفاده از پلیمرهای پایه نفتی موجب شده تا محققان و صنعت گران به دنبال جایگزین های تجدید پذیر و زیست تخریب پذیر برای آن ها باشند. پلی (لاکتیک اسید) (PLA) یک پلی استر زیست تخریب پذیر و پرکاربرد می باشد که به عنوان جایگزین برای پلیمرهای پایه نفتی مطرح شده است. در این پژوهش فیلم های نانوکامپوزیتی پلی (لاکتیک اسید)/ نانولوله هالوسیت (HNT) ساخته و اثر اضافه کردن HNT و کشش تک محوره حالت جامد به عنوان یک روش اصلاح مکانیکی بر خواص مکانیکی و حرارتی فیلم ها بررسی شده است. برای اعمال کشش حالت جامد بر نمونه ها از یک دستگاه کشش دارای کوره حرارتی استفاده و اثر شرایط مختلف کششی نظیر نسبت، دما و سرعت کشش بر خواص نمونه ها جهت یافتن شرایط مطلوب بررسی شد. به منظور بررسی خواص مکانیکی نمونه ها قبل و بعد از کشش حالت جامد از آزمون کشش تک محوره استفاده شد. هم چنین آزمون های گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC)، پراش پرتو X (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) جهت بررسی خواص حرارتی، ساختاری و ریخت شناسی نمونه ها انجام شده است. نتایج آزمون کشش استحکام MPa 1/160 را برای نمونه نانوکامپوزیتی کشیده شده با شرایط نسبت 3، دمای ?C 80 و سرعت mm/min 50 نشان داد که بیشینه افزایش استحکام (% 166) بعد از اعمال کشش حالت جامد بوده است. مطابق با نتایج حاصل از آزمون DSC، بیش ترین افزایش دمای انتقال شیشه ای (T g ) (حدود ?C 20) و مقدار بلورینگی (17%) برای این نمونه به دست آمد. نمونه کشیده شده با نسبت 2، دمای ?C 80 و سرعت mm/min 50، بیشینه افزایش چقرمگی (% 2346) را نسبت به نمونه قبل از اعمال کشش داشت. الگوهای پراش پرتو X، افزایش بلورینگی را برای نمونه ها بعد از کشش حالت جامد نشان دادند که تایید کننده نتایج حاصل از DSC و آزمون کشش می باشد. تصاویر FE-SEM نشان دهنده توزیع بهتر نانومواد در ماتریس پلیمری بعد از اعمال کشش حالت جامد بودند. به طور کلی نتایج، اثر مطلوب اضافه کردن HNT و فرآیند کشش حالت جامد را بر خواص فیلم های پلی (لاکتیک اسید) نشان می دهند. این پژوهش موجب افزایش کاربردهای PLA به خصوص در صنایع بسته بندی و پزشکی مانند کاربردهای پانسمان زخم می شود. کلمات کلیدی : پلی (لاکتیک اسید)، نانوکامپوزیت، کشش حالت جامد، خواص مکانیکی، خواص حرارتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی