Skip to main content
SUPERVISOR
Mostafa Youssefi,Ali Zadhosh
مصطفی یوسفی (استاد مشاور) علی زادهوش (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed masoud Nassiri
سیدمسعود نصیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
Silicon carbid is considered as one of the stiffest materials for reinforcement in composites. Silicon carbid nanowiskers that recently manufactured in ceramic family industries, is going to be highly considered in ceramic matrix composites because of its high L/D ratio. But this material doesn’t commonly use in polymer matrix composites yet. So in present research, nanowiskers use as reinforcement to strenghing polypropylene fiber. then mechanical, reometrical and thermal properties of these fibers have been measured and results compaired with fibers containing sic nanoparticles Each kind of nanoparticle and nanowisker has been mixed by means of twin screw extruder in 0.2, 0.5, 0.8 and 1.1 weight percent to reach a good dispersion in polymer. Also with the tanguchi method for decrease the number of experience, just samples contains 0.2 and 0.8 percent nanoparticle and samples contains 0.5 and 1.1 percent nanowisker be under surface modification. Finally effect of sic nanoparticles or nanowiskers addition on the physical and mechanical properties of polypropylene fibers has bee studied with tensile, SEM, DSC and FTIR tests. Results shows that for undrown fiber contain nanowiskers, elongation at break lower than fibers composed with nanoparticles; because nanowiskers could not orient along the fiber axis. Here a wonderful observation is that SEM images of vertical cut off undrown fibers containing nanowiskers shows a core-skin phenomenon. Also it clearly observe that increase in nanoparticle percentage up to 0.5 weight percent, improve mechanical properties and after that because of arising nanoparticle agglomeration, it start to decrease. In fibers contain nanowiskers maximum strength is 22.7 percent with 0.2 percent reinforcement. But for fibers that have been drown up to fifth as much as original length, results is completely different; so that mechanical properties of these drown fibers contain nanowisker become greater than fibers contain nanoparticle, because nanowiskers oriented along the longitudinal direction of fiber as the reason of tension. The greatest amount of improvement in modulus test for fibers contain 0.8 percent nanowisker is 81.5 percent. Also maximum of strength test again happen in the same percent of reinforcement is 61.8 percent. The best condition calculated at modulus test in taguchi method obtain from fiber contain 0.8 percent non modified nanowisker. Also the best condition at strength test obtain from fiber contain 0.2 percent non modified nanowisker. For elongation test fibers contain 0.8 percent non modified nanowisker, give the best result. An unexpected observation in this research is that mechanical properties of samples contain modified sic is worse than fibers contain non modified sic. This happen because of increasing crystallite nucleation in modified sic makes fiber's crystals bigger. Amount of modulus variations in fibers containing nanoparticle, follow the caron model. But its variations in fibers contain nanowisker goes nearby cox model.
سیلیکون کاربید به عنوان یکی از سخت ترین مواد جهت تقویت کنندگی در کامپوزیت ها بسیار مورد توجه است. در این میان نانو ویسکرهای سیلیکون کاربید که از جدیدترین مواد تولیدی در صنعت سرامیک می باشد، به دلیل داشتن نسبت طول به قطر بالا در کامپوزیت های پایه سرامیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اما استفاده از آن در نانوکامپوزیت های پایه پلیمری هنوز مرسوم نشده است. لذا در این پژوهش با بکارگیری این ماده به عنوان تقویت کننده در الیاف پلی پروپیلن، خواص مکانیکی، تصویری، طیفی، رئولوژیکی و حرارتی آن اندازه گیری و با نانوذرات SiC مقایسه شد. هر دو نوع نانوذره و نانو ویسکر در درصدهای وزنی 2/0 ، 5/0 ، 8/0 و 1/1جهت دستیابی به پراکنش خوب با دستگاه اکسترودر دو مارپیچه مورد اختلاط قرار گرفتند. همچنین با بکارگیری روش طراحی آزمایش تاگوچی جهت کم کردن تعداد آزمایشات، نمونه های 2/0 و 8/0 درصد نانو ذره و نمونه های 5/0 و 1/1 درصد نانو ویسکر تحت اصلاح سطح قرار گرفت. در نهایت تأثیر نانوذره و نانو ویسکر بر خواص فیزیکی و مکانیکی توسط آزمون های کششی، DSC، FTIR، SEM مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که در الیاف کشیده نشده، ازدیاد طول تا پارگی کامپوزیت حاوی نانو ویسکر به دلیل عدم آرایش یافتگی نانو ویسکرها در جهت محور لیف، از کامپوزیت حاوی نانو ذره کمتر است. پدیده ای که به شکل آرایش پوسته مغزی در تصاویر SEM گرفته شده از الیاف کشیده نشده حاوی نانو ویسکر مشخص است. همچنین مشاهده شد که با افزایش درصد نانو ذره، ابتدا افزایش خواص (تا 5/0 درصد وزنی) اتفاق افتاده و سپس به دلیل ایجاد تجمعات، کاهش خواص رخ می دهد. در نانوکامپوزیت حاوی نانو ویسکر روند اندکی متفاوت است، در اینجا بیشینه استحکام در 2/0 درصد و برابر 7 /22درصد است. اما در الیاف کشیده شده تا 5 برابر طول اولیه نتایج آزمون کشش به کلی متفاوت بود، به طوری که خواص مکانیکی الیاف کشیده شده حاوی نانو ویسکر نسبت به الیاف حاوی نانو ذره بهتر شد، که دلیل آن را می توان جهت گیری نانو ویسکرها در جهت طول لیف در اثر اعمال کشش دانست. مقدار این بهبود 5/81 درصد در مدول مربوط به لیف حاوی 8/0 درصد بود. همچنین بیشینه افزایش استحکام، برابر 8/61 درصد برای کامپوزیت حاوی 8/0 درصد نانوویسکر بود. حالت بهینه محاسبه شده از تحلیل آماری تاگوچی در آزمون مدول عبارتست از کامپوزیت تشکیل شده از 8/0 درصد نانو ویسکر اصلاح سطح نشده درون پلی پروپیلن. همچنین شرایط بهینه برای آزمون استحکام نیز مطابق با نتایج تحلیل آماری برای حالت 2/0 درصد از نانو ویسکر اصلاح سطح نشده درون پلی پروپیلن، بدست آمد. برای آزمون ازدیاد طول هم حالت کامپوزیت پرشده با 8/0 درصد نانو ویسکر اصلاح سطح نشده، بهترین جواب را عاید می سازد. نکته غیر منتظره در اینجا کاهش خواص مکانیکی در نمونه های حاوی نانومواد اصلاح سطح شده می باشد که دلیل آن به افزایش درصد تبلور در این نانوکامپوزیت ها برمی گردد. برای مدول الیاف کامپوزیتی حاوی نانو ذرات، نزدیکی خوبی با مدل کارون و نیز مدول عرضی بدست آمد. اما تغییرات مدول الیاف کامپوزیتی حاوی نانو ویسکر تا حدودی از مدل کاکس تبعیت می کند. همچنین در مورد نانوذرات، نتایج تجربی هم خوانی خوبی با مدل یانگ- بیمونت دارد. کلمات کلیدی: 1- سیلیکون کاربید 2-الیاف نانو کامپوزیتی پایه پلیمری 3-نانو ویسکر 4- پلی پروپیلن

ارتقاء امنیت وب با وف بومی