ساخت و مقایسه خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پلی‌پروپیلن تقویت شده با الیاف کربن و نانوذرات کربنات کلسیم

در تحقیق جاری، جهت ساخت نانو کامپوزیت‌ پلی‌پروپیلن تقویت شده با الیاف کربن و نانوذرات کربنات کلسیم، گرانول پلی‏پروپیلن با درصدهای مشخصی از سازگار کننده مالئیک آنیدرید و نانو کربنات کلسیم، به دستگاه اکسترودر تغذیه و گرانول آمیخته خروجی اکسترودر، داخل قالبی تحت پرس گرم قرار گرفت. بعد از تولید ورق‏های رزین از این گرانولها، آنها به صورت ساندویچی مابین صفحات پارچه‌ای الیاف کربن لایه‌چینی و پرس گرم می‏شوند و نمونه‌های نانو ‌کامپوزیتی آماده می‌شود. پس از تهیه نمونه‌های استاندارد آزمونهای کشش، خمش و ضربه از هر دو نوع کامپوزیت پلی‌پروپیلن تقویت شده با الیاف کربن حاوی نانوذرات و فاقد نانوذرات، آزمونهای مکانیکی بر روی آنها انجام شد. نتایج نشان داد که نمونه‏ کامپوزیتی حاوی نانو کربنات کلسیم 87% استحکام کششی بیشتر، 26% استحکام خمشی بیشتر و 40% استحکام ضربه بیشتر، نسبت به کامپوزیت فاقد نانوذرات دارا می‌باشد. سازگار کننده مالئیک آنیدرید به سبب تشکیل کوپلیمر پلی‌پروپیلن-کربنات کلسیم، منجر به بهبود یکنواختی ترکیب و افزایش چسبندگی بین فازهای پلی-پروپیلن و نانوکربنات کلسیم می‌شود. به علت بالاتر بودن مدول الاستیسیته نانوذرات در مقایسه با زمینه پلی‌پروپیلن و همچنین خاصیت جوانه‌زنی احتمالی نانو ذرات در زمینه پلیمری، استحکام کلی نمونه نانوکامپوزیتی افزایش یافته است، همچنین به علت متقارن بودن شکل نانوذرات شبه‌کروی کربنات کلسیم، این ذرات در جهات مختلف خواص همسانگرد دارند و منجر به افزایش میزان بلورینگی در زمینه پلیمری و استحکام نانوکامپوزیت می‌شود. پراکندگی نانوذرات در زمینه پلی‌پروپیلن باعث می‌شود انرژی ضربه وارد شده در تمام مقطع پخش و در نتیجه، قابلیت جذب انرژی، پیش از شکست افزایش یابد