در این پروژه رفتار جریان یک آمیزه لاستیکی دارای الیاف کوتاه در حدیده اکسترودر مطالعه شد. حدیده به کار رفته در این کار یک حدیده متقارن محوری بود و برای مطالعه جریان در آن یک مدل دوبعدی بر اساس روش المان محدود پنالتی پیوسته توسعه یافت. در این مدل با توجه به هندسه دارای تقارن محوری حدیده، تنها سرعت های شعاعی و محوری در نظر گرفته شده و وابستگی آن ها نیز تنها به همین دو جهت فرض شد. آمیزه به کار رفته در پروژه، یک آمیزه تهیه شده از لاستیک طبیعی و لاستیک استایرین- بوتادی ان بود و برای الیاف کوتاه از نایلن 6و6 استفاده شد. در کنار این آمیزه یک آمیزه بدون الیاف نیز تهیه شد. برای بررسی رفتار رئولوژی این دو آمیزه آزمون رئومتری حدیده اسلیت به کار رفت. بدین ترتیب با به دست آوردن اختلاف فشار و دبی جرمی خروجی در سرعت های مختلف، منحنی جریان برای هر دو آمیزه به دست آمد. روی این دو منحنی جریان، برای مدل های ساختاری پاورلا و کرو برازش صورت گرفت و پارامترهای این دو مدل به دست آمد. از آنجا که این دو مدل تنها رفتار ویسکوز را لحاظ می کنند برای کامل تر شدن مدل سازی از یک مدل ویسکوالاستیک صریح به نام cef نیز برای بیان رئولوژی هر دو آمیزه استفاده شد. برای بررسی نحوه آرایش یافتگی الیاف و نحوه تاثیر این آرایش یافتگی روی سایر متغیرهای میدان جریان از تنسورهای آرایش یافتگی و معادله تاکر استفاده شد. در این کار آرایش یافتگی تنها با تنسور مرتبه دوم بیان شد و رابطه بازگشتی استفاده شده برای حل این معادله رابطه هیبریدی بود. سپس اکستروژن هر دو آمیزه انجام شد و در دورهای مختلف از پیچ اکستردور داده های اختلاف فشار دو سر حدیده و دبی جرمی خروجی از آن اندازه گیری شده و ثبت شد. با استفاده از هر یک از معادلات ساختاری بیان شده، مدل سازی جریان ابتدا برای آمیزه لاستیکی بدون الیاف درون حدیده مورد نظر انجام شد و دبی جرمی جریان محاسبه گردید. نتایج به دست آمده از این مدل سازی با نتایج تجربی به دست آمده از اکستروژن مقایسه شد و کارایی هر یک از معادلات ساختاری در مدل سازی بررسی شد. سپس مدل سازی برای آمیزه لاستیکی دارای الیاف در دو حالت و برای هر یک از معادلات ساختاری انجام شد. حالت اول بدون در نظر گرفتن اثر الیاف و حالت دوم با در نظر گرفتن اثر آرایش یافتگی الیاف و استفاده از معادله تاکر برای به دست آوردن جهت گیری الیاف صورت گرفت. نتایج به دست آمده از مدل سازی با نتایج تجربی اکستروژن آمیزه لاستیکی دارای الیاف مقایسه شد و کارایی معادلات ساختاری به کار رفته و همچنین میزان تاثیر آرایش یافتگی الیاف روی رئولوژی جریان مطالعه شد. برای انجام مدل سازی یک کد المان محدود تحت زبان برنامه نویسی فرترن نوشته شد و مراحل مختلف برای رسیدن به پاسخ مسئله در آن انجام شد. از میان معادلات ساختاری به کار رفته در این تحقیق مدل ویسکوالاستیک cef بهترین نتایج را به دست داد و در مدل سازی اکستروژن آمیزه لاستیکی دارای الیاف، دیده شد که در نظر گرفتن اثر آرایش یافتگی الیاف ضروری بوده و بدون آن پاسخ های صحیحی به دست نمی آید.

نانولوله های کربنی به دلیل خواص الکتریکی، مکانیکی و حرارتی که از خود نشان می دهند، موضوع تحقیقات علمی بسیاری در چند دهه ی اخیر بوده اند. در این تحقیق، پیش پخش هایی از نانولوله ی کربنی چند دیواره عامل دار با عاملیت هیدروکسیلی و بدون عامل در محیط آبی تهیه شد. برای افزایش پخش نانولوله ها در لاتکس استایرن بوتادین از دو عامل فعال سطحی سدیم دودسیل بنزن سولفونات و سدیم دودسیل سولفات و امواج فراصوت استفاده شده است. پس از تعیین روش مناسب برای تهیه ی پیش پخش و بررسی میزان پخش نانولوله با استفاده از دستگاه طیف سنجی مرئی فرابنفش، مشخص شد که نانولوله ی کربنی عامل دار بهتر از نوع بدون عامل در حضور سدیم دودسیل بنزن سولفونات بیشترین پخش را نشان می دهد که به برهم کنش خوب با گروه های هیدروکسیلی نانولوله و تشابه ساختاری با لاستیک استایرن بوتادین ربط داده شد. در ادامه برای بررسی بیشتر پخش نانولوله در لاستیک استایرن بوتادین، از آزمون هدایت الکتریکی استفاده شد که آستانه ی تراوایی نانولوله ی کربنی عامل دار که در این آزمون حدود phr3-2 نشان داد. رفتار رئولوژیکی لاتکس خالص و لاتکس حاوی پیش پخش نانولوله ی کربنی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی اثر اندازه ی تقویت کننده بر خواص حرارتی، پخت و خواص فیزیکی- مکانیکی ازphr3 دوده ی n330 به عنوان مقایسه استفاده شد. خواص حرارتی آمیزه ها توسط آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی(dsc) و آزمون تخریب حرارتی(tga) مطالعه شد. نتایج به دست آمده از این آزمون ها بیانگرافزایش پایداری حرارتی آمیزه ها با افزودن نانولوله به ماتریس پلیمری و بهبود انتقال حرارت در بین زنجیره های لاستیک هستند.

نانوکامپوزیت های لاستیک طبیعی و استایرن بوتادین (nr/sbr) تقویت شده با مقادیر مختلف الیاف کوتاه نو و ضایعاتی نایلون 66 و نانو خاک رس (cloisite 15a) در یک مخلوط کن داخلی و یک غلتک آزمایشگاهی توسط فرایند سه مرحله ای تهیه شده اند. اثر مقادیر مختلف الیاف و نانو خاک رس (wt% 1، wt% 3 و wt% 5) بر روی خواص ریز ساختار و مکانیکی نانوکامپوزیت ها مطالعه شده است. چسبندگی الیاف به ماتریس لاستیکی با افزودن عامل سازگار کننده هگزا متیلن تترا آمین، رزورسینول و سیلیکای آب دار (hrh) افزایش می یابد. این لایه های سیلیکاتی رس به عنوان جزء سیلیکای آب دار در سیستم اتصال hrh برای کامپوزیت nr/sbr با الیاف کوتاه نایلون استفاده شده است. نانو خاک رس هم چنین به عنوان یک پرکننده تقویت کننده در ماتریس کامپوزیت هیبریدی الیاف کوتاه استفاده شده است. کارایی سیستم اتصال خشک hrh در حضور نانو خاک رس بهبود یافته است. مشخصات پخت کامپوزیت های مزبور به وسیله دستگاه رئومتر معین شد. نمونه ها با استفاده از یک پرس هیدرولیک بعد از تعیین مشخصات پخت در دمای 150 درجه سانتی گراد پخت شده است. خواص مکانیکی کامپوزیت ها در هر دو جهت طولی و عرضی با افزایش مقادیر الیاف و نانو خاک رس بهبود می یابد. ساختار و شکل شناسی نانوکامپوزیت ها با پراش اشعه ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) مشخص شده است. نتایج پراش اشعه ایکس نانوکامپوزیت ها به افزایش فاصله بین لایه های سیلیکاتی اشاره می کند. کامپوزیت های هیبریدی خواص مکانیکی ناهمسانگردی به علت جهت گیری الیاف در یک جهت (طولی) نمایش می دهند. در نمونه های تهیه شده با الیاف و عامل سازگارکننده، خواص مکانیکی در جهت گیری طولی در مقایسه با جهت گیری عرضی الیاف بالاتر است. خواص ناهمسانگرد کامپوزیت ها و هم چنین اتصال الیاف به ماتریس و برهم کنش دو فاز باهم در حضور نانو خاک رس توسط مطالعات تصاویر sem و afm مورد تأیید قرار گرفته است. قرار دادن نانوصفحات سیلیکاتی رس درون کامپوزیت های هیبریدی باعث بهبود استحکام کششی، مدول و استحکام پارگی از طریق بهبود تعامل با ماتریس و الیاف توسط سطح ویژه بالاتر شده است. مقاومت سایشی و سختی نمونه ها با افزودن نانو خاک رس بالاتر رفته است در صورتی که جهندگی و مانایی فشاری کاهش می یابد. اما باید توجه داشت که خواص مکانیکی کامپوزیت های تهیه شده با الیاف نو نسبت به آمیزه-های الیاف ضایعاتی بیشتر است. علاوه براین، در این مطالعه اثر نانو لایه های سیلیکاتی رس برروی مشخصات پخت و خواص حرارتی کامپوزیت های nr/sbr (40/60) تقویت شده با الیاف کوتاه نایلون گزارش شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که با افزایش مقدار الیاف و ترکیب درصد نانو خاک رس، زمان پخت و برشتگی آمیزه ها کاهش ولی کمینه و بیشته گشتاور و سرعت پخت افزایش می یابد. اما در کامپوزیت های تهیه شده با الیاف ضایعاتی این کاهش زمان پخت نسبت به الیاف نو کمتر است. مطالعه خواص ناهمسان تورم منتج به مطالعه برهم کنش الیاف با ماتریس و جهت گیری الیاف می شود. مقدار مقاومت تورم کامپوزیت هایی شامل نانو خاک رس و با جهت گیری ترجیحی الیاف در جهت غلتک، بیشتر است.

در سال های اخیر یکی از پیشرفت های صورت گرفته در صنعت پلاستیک ها و کامپوزیت ها توسعه و تجاری سازی نانو کامپوزیت های پایه پلیمری می باشد. نانوکامپوزیت ها موادی هستند که به دلیل داشتن خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی مناسب نسبت به پلیمرهای معمولی، فلزات و سرامیک ها در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از صنایع از جمله خودرو سازی، کشتی سازی و هوافضا قرار گرفته اند. فرایند جوشکاری لیزر به دلیل مزایای بسیار مانند سرعت زیاد، چگالی توان بالا، قابلیت اتوماسیون، غیر تماسی بودن و عدم آلودگی که نیاز به عملیات بعدی ندارد و همچنین نیز حرارت ورودی کم به قطعه کار که باعث کاهش منطقه متاثر از حرارت می شود باعث شده است که این فرایند در صنایع بسیار مورد استفاده قرار گیرد. لیزر 2co برای دامنه وسیعی از پلیمرها و کامپوزیت های پایه پلیمری استفاده می شود. در مواد پلیمری چون بازتاب نور کم بوده اکثر پرتو لیزر جذب قطعه کار شده که این باعث گرم شدن سریع قطعه و ذوب ماده شده که سرعت جوشکاری را بالا می برد.در این تحقیق تاثیر پارامترهای فرایند جوشکاری لیزر 2co مانند توان لیزر، سرعت جوشکاری و فاصله کانونی و همچنین تاثیر درصد نانو ذرات خاک رس بر مقاومت کششی جوش لب به لب و اندازه گیری عرض جوش نانو کامپوزیت پلی پروپیلن- خاک رس با استفاده از روش طراحی آزمایشات مورد بررسی قرار رفته است. در ابتدا محدوده پارامترها جهت جوشکاری این ماده مشخص گردیده و پس از انجام آزمایشات، با استفاده از روش طراحی آزمایشات به روش تاگوچی مدل های ریاضی جهت پیش بینی مقاومت کششی جوش لب به لب و اندازه گیری عرض جوش بدست آمد که با استفاده از جدول آنالیز واریانس و آزمایشهای انجام شده صحت مدل بررسی گردید. طبق نتایج بدست آمده، برای دو متغیر استحکام و عرض جوش، درصد خاک رس، توان لیزر، سرعت جوشکاری و فاصله کانونی به ترتیب مهمترین پارامتر می باشند. در هنگام جوشکاری افزایش خاک رس تاثیر منفی دارد و باعث کاهش مقاومت کششی جوش و کاهش عرض جوش می شود. به طوری که در نمونه های با 0% ، 3% و 5% خاک رس مقاومت کششی جوش برابر 94% ، 58% و 42% ماده پایه شد. با افزایش توان لیزر استحکام جوش و عرض جوش افزایش می یابد. با افزایش سرعت لیزر استحکام جوش و عرض جوش کاهش می یابد. با افزایش فاصله کانونی تا mm1، استحکام جوش افزایش می یابد ولی بعد از آن با افزایش فاصله کانونی، استحکام جوش کاهش پیدا می کند ولی برای عرض جوش با افزایش فاصله نقطه کانونی عرض جوش بیشتر می شود.

در این پژوهش، اثر آمیختن دوده های مختلف بر روی رفتار ابرکشسان، ابر گرانرو کشسان و پسماند یک آمیزه ی لاستیکی بررسی و مدل سازی شد. به همین منظور آمیزه ای شاهد با استفاده از آمیخته ی کائوچوهای sbr/br و60 درصد پرکننده ی دوده در نظر گرفته شد. این آمیزه ها در ساخت رویه ی تایر خودروهای سواری کاربرد دارند. سپس ده آمیزه ی جدید که در آنها از دوده های متفاوت شامل دوده های 220n، 330n، 375n، 550n و مخلوط آنها به میزان 60 درصد وزنی استفاده شده بود طراحی گردید. آمیزه های مذکور تهیه و آزمون های لازم نظیر خواص مکانیکی، دینامیکی، مقاومت سایشی و خواص حرارت زایی، پس از پخت برروی آنها انجام گرفت. آزمون حرارتی دینامیکی- مکانیکی نیز در دو حالت کششی و فشاری انجام شد. با توجه به غیرخطی بودن رفتارگران روکشسان لاستیک ها به ویژه لاستیک های پرشده با تقویت کننده ها و بویژه دوده، از تلفیق مدل ابرکشسان – یه او- و یک مدل گرانروی کشسان غیرخطی- برگشتروم و بویس- ونیز تلفیق مدل های ابرکشسان – مارلو و یه او- با مدل گرانروی خطی- سری پرونی- که به شکل عددی در نرم افزار abaqus/standard قرار دارد به طور جداگانه استفاده و رفتار کشش یک جهته ی نمونه های یک، دو و سه سانتیمتری از آمیزه ها مدل سازی شد. مقایسه منحنی های حاصل از داده های تجربی و داده های حاصل از مدل های ابر گرانروکشسان غیر خطی (برگشتروم-بویس) و خطی(سری پرونی) نشان از تطابق کامل و همچنین امکان پیش بینی خواص آمیزه ها با استفاده از این مدل ها دارد. این مدل سازی همچنین قادر به پیش بینی خواص اتلاف حرارتی و همان مقاومت غلتشی آمیزه با استفاده از داده های حاصل از آزمون های دینامیکی است. علاوه بر این نتایج نشان می دهد که استفاده از مخلوط دوده ها، موجب بهبود خواص مکانیکی و دینامیکی نسبت به استفاده از یک نوع دوده در آمیزه ی رویه ی تایر می شود.

پژوهش حاضر اختصاص به بهبود خواص مکانیکی، دینامیکی و حرارتی آمیزه رویه تایر سواری به خصوص ویژگی هایی نظیر مقاومت غلطشی، قدرت چنگ زنی و مقاومت سایشی، با بررسی نقش و اثر سه جزء شتاب دهنده، دوده و روغن آروماتیک دارد. بدین منظور، ابتدا یک فرمول بندی مبنا بر پایه دو کائوچوی sbr/br و گوگرد و سایر اجزای آمیزه کاری در نظر گرفته شد. اثر دو سیستم شتاب دهنده cbs/tmtd و tbbs/tmtd در مقادیر و نسبت های مختلف و به صورت نیمه-کارا روی خواص آمیزه مبنا بررسی شد و بر این اساس سیستم شتاب دهنده برتر انتخاب گردید. سپس، آمیخته دوده های n330 و n550 در مقادیر و نسبت های مختلف به آمیزه اضافه گردید و خواص آن مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت تا مقدار بهینه آمیخته دوده ای n330/n550 نیز مشخص گردد. سرانجام، با مطالعه اثر مقادیر مختلف روغن آروماتیک بر روی خواص آمیزه رویه تایر، مقدار بهینه روغن آروماتیک و هم چنین خواص بهینه آمیزه نهایی مشخص گشت. برای تعیین خواص بهینه آمیزه نهایی آزمون های مکانیکی (استحکام کششی، درصد ازدیاد طول تا نقطه پارگی، خستگی، سایش، سختی و جهندگی)، آزمون های دینامیکی شامل dmta در حالت کششی و همچنین آزمون گرمازایی (heat buildup) انجام گرفت. نتایج نشان داد خواص بهینه آمیزه در سیستم شتاب دهنده cbs به میزان 8/0 قسمت وزنی و tmtd به میزان 7/0 قسمت وزنی، آمیخته دوده های n330/n550 به نسبت 20/40 و روغن آروماتیک به میزان 15 قسمت وزنی حاصل می گردد.

در این پژوهش کامپوزیت لاستیکی بر پایه epdmتهیه شد و برای تقویت آن، نانولوله کربن چنددیواره عامل دار (عامل کربوکسیل) مورد استفاده قرار گرفت. برای غلبه بر مشکل عدم پراکنش یکنواخت نانولوله در بستر ماتریس از عامل سازگارکننده وینیل تری متوکسی سیلان استفاده شد و عمیلات پیوند زنی آن با epdm درون مخلوط کن داخلی صورت گرفت. افزایش اندک در گرانروی که توسط افزایش گشتاور دستگاه در حین عملیات اختلاط دیده شد، تاییدی بر واکنش پیوند زنی بود. در ادامه و پس از گرافت شدن سیلان به epdm و اصلاح ماتریس، پیوند کوالانسی بین گروههای سیلان گرافت شده با epdm و گروههای عاملی موجود در سطح نانولوله صورت گرفت. از مزایای این آمیزه مقاومت حرارتی و مکانیکی بالای آن است که باعث اهمیت آن در صنعت می شود. جهت پخت این کامپوزیت از یک سیستم پخت انتخابی استفاده شد و اثر غلظت نانو لوله بر خواص مذکور اندازه گیری شد. رفتار ولکانش آمیزه و همچنین خواص مکانیکی، رئولوژیکی و حرارتی این کامپوزیت از موارد مورد بررسی در این تحقیق بوده است. پس از تهیه نمونه ها آزمونهای مقایسه ای خواص فیزیکی– مکانیکی با epdm اصلاح نشده با سیلان صورت گرفت. خواص مکانیکی کامپوزیت توسط آزمون کشش تعیین شد. نتایج نشان داد که مدول، استحکام کششی وسختی آمیزه ها با افزایش phr2 نانو لوله به ترتیب 69% ، 44% و 22% افزایش یافت ولی در عوض ازدیاد طول در نقطه شکست دارای نتیجه معکوس بود و با افزایش phr2 نانو لوله حدود 30% کاهش یافت. خواص حرارتی آمیزه ها توسط آزمون تخریب حرارتی(tga) مطالعه شد. افزایش پایداری حرارتی آمیزه ها با افزودن نانولوله به ماتریس پلیمری و بهبود انتقال حرارت در بین زنجیرهای لاستیک، از نتایج آزمون حرارتی بود. پخش نانولوله ی کربنی در لاستیک epdm با روش میکروسکپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد و نتایج نشان داد که استفاده از عامل سازگارکننده وینیل سیلان و ایجاد پیوند کوالانسی بین epdm اصلاح شده با سیلان وگروه عاملی موجود در سطح نانو لوله سبب دستیابی به پخش یکنواخت و همگن نانو لوله ها در ماتریس پلیمری شد. منحنی های پخت آمیزه ها از جمله نتایج جالبی بودند که در این پژوهش به آن ها پرداخته شد. افزایش گشتاور آمیزه های لاستیکی در اثر افزودن نانولوله ی کربنی به ماتریس، کاهش زمان برشتگی (scorch time) به دلیل انتقال حرارت بالای نانولوله با ماتریس و افزایش پایداری حرارتی آمیزه از نتایج این بررسی بود. برای بررسی رفتار دینامیکی- مکانیکی آمیزه ها از آزمون تجزیه ی دینامیکی مکانیکی حرارتی(dmta) استفاده شد. افزایش مدول ذخیره و مدول اتلافی وکاهش فاکتور اتلاف از دیگر نتایج بدست آمده در این پروژه بود که حاکی از ایجاد برهم کنش قوی بین نانو لوله کربنی و ماتریس epdm می باشد.

این کار پژوهشی اختصاص به بررسی تئوری و تجربی رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت های ساخته شده بر پایه لاستیک گرمانرم پلی آمید 6 وکائوچوی اکریلونیتریل بوتادی ان (pa6/nbr) تقویت شده با نانو لوله های کربنی تک دیواره دارد. دو ترکیب 60 و 40 درصد کائوچو همراه با سه ترکیب 5/0، 1 و 5/1 درصد نانو لوله برای ساخت نمونه ها انتخاب شدند. مدل سازی بر پایه به کارگیری روش المان های حجمی نماینده دو بعدی صورت پذیرفت. محاسبات توسط روش المان محدود غیر خطی در محیط نرم افزار abaqus/standard انجام گرفت و از مدل های مکانیکی کشسان خطی و کشسان-پلاستیک با سخت شدگی همسان به ترتیب برای بیان رفتار مکانیکی نانولوله کربنی و ماتریس پلیمری استفاده شد. نمونه های واقعی نیز به طور همزمان توسط روش اختلاط مذاب درون مخلوط کن داخلی ساخته شدند. داده های مربوط به این مدل ها از طریق آزمون های تجربی مربوطه تعیین شدند. مدل سازی به صورت دوبعدی تنش صفحه ای در دو حالت کششی و فشاری همراه با آرایش های مختلف برای نانولوله صورت گرفت. علاوه بر آن دو حالت توپر و توخالی برای ذرات نانولوله در نظر گرفته شد. مقایسه بین مدول های کشسانی و نیز رفتار کشسان-پلاستیک پیش بینی شده توسط مدل با نتایج تجربی بدست آمده از آزمون های کششی و فشاری بر روی نمونه های ساخته شده حاکی از دقت بالا و صحت مدل سازی دارد. در این پژوهش مشخص شد که آرایش ذرات نانولوله به صورت اتفاقی بوده و رفتار کشسان-پلاستیک نانوکامپوزیت نیز به صورت سخت شونده همسان می باشد. همچنین نشان داده شد که اثر فصل مشترک بین ذرات نانولوله و ماتریس همراه با آرایش ذرات در بعد سوم منبع اصلی خطا در مدل می باشند.

این پروژه، نانوکامپوزیت¬های الاستومر¬های گرمانرم برپایه پلی¬آمید6، لاستیک آکریلونیتریل بوتادی-ان و نانولوله¬کربنی تک¬دیواره¬عامل¬دار با اسید کربوکسیلیک تهیه گردیدند. تاثیر مقادیر 20، 40 و 60 درصد وزنی nbr و مقادیر 0.5، 1 و 1.5 درصد وزنی از نانولوله¬کربنی تک¬دیواره بروی خواص مکانیکی، مورفولوژی و رئولوژیکی نانوکامپوزیت¬های حاصل بررسی گردید. تهیه این نانوکامپوزیت¬ها درون یک مخلوط¬کن داخلی و بدون عامل پخت انجام شد. در نهایت برای بررسی خواص مکانیکی، مورفولوژی و رئولوژیکی از آزمون¬های کشش (tensile)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، آزمون تحلیل حرارتی (dsc)، آزمون دینامیکی مکانیکی (dmta) و آزمون رئولوژی استفاده گردید. نتایج آزمون tem نشان از پراکنش نانولوله در ماتریس pa6 دارد. تصویر sem نانوکامپوزیت نشان¬دهنده کاهش اندازه ذرات لاستیک در مقایسه با نمونه الاستومر گرمانرم pa6/nbr است. مطالعات dsc نشان از کاهش درصد کریستال در نانوکامپوزیت¬های تهیه شده دارد. نتایج آزمون dmta حاکی از افزایش مدول ذخیره و کاهش خواص میرایی نانوکامپوزیت¬های تهیه شده در مقایسه با الاستومر گرمانرم pa6/nbr دارد. نتایج حاصل از تست رئولوژی نشان¬داد که حضور نانو لوله¬کربنی در آلیاژ pa6/nbr باعث افزایش مدول ذخیره شده و در ترکیب درصد بالا از نانولوله¬کربنی به واسطه تشکیل شبکه فیزیکی، وابستگی مدول به فرکانس از حالت شبه مایع به سمت شبه جامد تغییر می¬کند. این تغییر رفتار حاکی از وجود برهمکنش میان پلیمر و نانولوله-کربنی می¬باشد. گرانروی مختلط نیز افزایش یافته و رفتار روان شدگی برشی قوی¬تری دیده می¬شود.

این کار پژوهشی اختصاص به شبیه سازی یک تایر رادیال تحت بارهای مختلف عمودی، برشی (طولی و جانبی) و پیچشی ایستا دارد. محاسبات توسط نرم افزار msc.marc بر روی یک سامانه رایانه ای مبتنی بر پردازش موازی صورت گرفت. برای مدل سازی قسمت های لاستیکی از المان های هیبریدی که در آن تغییر مکان و فشار به طور همزمان در نظر گرفته شده همراه با دو مدل ابرکشسان مارلو و یه او و برای اجزاء لیفی از المان های میله ای همراه با مدل کشسان خطی استفاده شد. مدل سازی در دو حالت دوبعدی با تقارن محوری برای بارگذاری های جانشانی و باد شدن تایر و سه بعدی برای اعمال بارگذاری های عمودی، برشی و پیچشی صورت پذیرفت. از چندین شبکه مختلف المان (خطی و مرتبه دوم) همراه با چگالی های مختلف از لحاظ تعداد و آرایش المان ها استفاده و شبکه بهینه تعیین شد. با استفاده از نمودارهای نیرو بر حسب تغییر مکان (و گشتاور بر حسب زاویه پیچش) بدست آمده از شبیه سازی های انجام شده، مقادیر سفتی های عمودی، طولی، عرضی و پیچشی محاسبه شدند. این داده ها با مقادیر اندازه گیری شده تجربی که با کمک دستگاه اندازه گیری سفتی صورت پذیرفته شده بود، مقایسه گردیده که حاکی از دقت بسیار خوب مدل در پیش بینی سفتی شعاعی داشت. اما سفتی های طولی، عرضی و پیچشی با دقت کمتری محاسبه شدند که علت این مسئله نیز به عدم توانایی المان های میله ای در لحاظ نمودن دقیق نیروهای برشی و خمشی کامپوزیت لاستیک و الیاف بلند برمی گردد. از این رو ایجاد و توسعه مدل های مواد و تکنیک های جدیدتر مدل سازی کامپوزیت لاستیک / الیاف برای در نظر داشتن رفتارهای یاد شده ضروری است.

در سال های اخیر یکی از پیشرفت های صورت گرفته در صنعت پلاستیک ها و کامپوزیت ها توسعه و تجاری سازی نانو کامپوزیت های پایه پلیمری می باشد. نانوکامپوزیت ها موادی هستند که به دلیل داشتن خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی مناسب نسبت به پلیمرهای معمولی، فلزات و سرامیک ها در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از صنایع از جمله خودرو سازی، کشتی سازی و هوافضا قرار گرفته اند. فرایند جوشکاری لیزر به دلیل مزایای بسیار مانند سرعت زیاد، چگالی توان بالا، قابلیت اتوماسیون، غیر تماسی بودن و عدم آلودگی و همچنین حرارت ورودی کم به قطعه کار که باعث کاهش منطقه متاثر از حرارت می- شود باعث شده است که این فرایند در صنایع بسیار مورد استفاده قرار گیرد. لیزر 2co برای دامنه وسیعی از پلیمرها و کامپوزیت های پایه پلیمری استفاده می شود. در این تحقیق تاثیر پارامترهای فرایند جوشکاری لیزر 2co یعنی: توان لیزر، سرعت جوشکاری، فاصله کانونی و همچنین تاثیر درصد نانو ذرات خاک رس و فاز الاستومر بر مقاومت کششی و استحکام ضربه ی جوش لب به لب نانو کامپوزیت پلی پروپیلن- اتیلن پروپیلن دی ان مونومر- خاک رس با استفاده از روش طراحی آزمایشات مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا محدوده پارامترها جهت جوشکاری این ماده مشخص گردیده و پس از انجام آزمایشات، با استفاده از روش طراحی آزمایشات با روش رویه پاسخ مدل های ریاضی جهت پیش بینی مقاومت کششی و ضربه ی جوش لب به لب به دست آمد که با استفاده از جدول آنالیز واریانس و آزمایشهای انجام شده صحت مدل بررسی گردید. طبق نتایج بدست آمده، برای متغیر استحکام جوش، درصد خاک رس، توان لیزر، سرعت جوشکاری و فاصله کانونی به ترتیب مهمترین پارامتر می باشند. در هنگام جوشکاری افزایش خاک رس تاثیر منفی دارد و باعث کاهش مقاومت کششی جوش و کاهش استحکام ضربه جوش می شود. با افزایش توان لیزر استحکام کشش و ضربه ی جوش ابتدا تا یک مقدار معین افزایش و سپس کاهش می یابد. با افزایش سرعت لیزر استحکام جوش ابتدا افزایش یافته وسپس کاهش می یابد ولی افزایش سرعت روی استحکام ضربه ی جوش تاثیر منفی دارد. با افزایش فاصله کانونی، استحکام کشش جوش کاهش می یابد ولی استحکام ضربه ی جوش افزایش پیدا می کند .

در این تحقیق ترموپلاستیک الاستومر های بر پایه pa6 / eco و نیز نانو کامپوزیت ترموپلاستیک الاستومر های بر پایه pa6 / eco مطابق روش اختلاط مذاب دو مرحله ای تهیه و خواص آن موردمطالعه قرارگرفته است. درصدهای متفاوتی از pa6 و eco (حداکثر 60 درصد وزنی فاز لاستیکی) برای تهیه ترموپلاستیک الاستومر به کار گرفته شد. از نانولوله های کربنی چند دیواره عامل دار و بدون عامل برای تقویت نانو کامپوزیت ها استفاده شد. مشاهدات ریخت شناسی به وسیله ی میکروسکوپ الکترونی روبشی با خواص مکانیکی و رئولوژیکی نانو کامپوزیت ها سازگار می باشد. مورفولوژی حاکم از نوع ماتریس- قطره می باشد. افزودن نانولوله های کربنی باعث کاهش ابعاد قطرات لاستیکی پراکنده شده و تغییر شکل آن ها از شکل کروی به حالت کشیده می شوند و افزایش ترکیب درصد فاز لاستیک سبب افزایش اندازه قطرات پخش شده می شود. نتایج مربوط به خواص مکانیکی حاکی از آن است که با افزودن نانولوله های کربنی مدول کششی به نحو قابل ملاحظه ای افزایش ( در تمام ترکیب درصدهای فاز لاستیکی)، ازدیاد طول در نقطه پارگی نمونه ها کاهش و استحکام کششی نمونه ها بهبود پیدا می کنند. درصورتی که افزایش ترکیب درصد فاز لاستیکی تأثیر معکوس روی خواص ذکرشده نشان می دهد.اثر نانولوله های عامل دار روی تغییر خواص مکانیکی نانو کامپوزیت ها نسبت به نانولوله های کربنی بدون عامل بیشتر است. اندازه گیری های dsc نشان می دهد که نانولوله های کربنی به عنوان عامل هسته زا عمل می کنند و دمای تبلور را افزایش می دهند. آزمون دینامیکی- مکانیکی نشان می دهد که با افزایش مقدار نانولوله های کربنی مدول الاستیک نانو کامپوزیت ها افزایش و فاکتور اتلاف آن ها کاهش می یابد. با افزایش مقدار نانولوله رفتار شدید رقیق شوندگی با برش در گرانروی و رفتار غیر پایانی برای مدول ذخیره در فرکانس های پایین مشاهده می شود. حضور سازگار کننده(گروه های عاملی کربوکسیل) این اثرات را افزایش می دهد

این پژوهش با هدف تعیین هدایت و نفوذ حرارتی در نانوکامپوزیت ترموپلاستیک الاستومر های بر پایه pp/epdm/clay انجام گرفت. نمونه¬های نانوکامپوزیتی در شش ترکب درصد مختلف از نانوخاک رس و ماتریس پلیمری به روش اختلاط مذاب ساخته شد. به¬منظور دست¬یابی به هدف، پارامتر¬های ظرفیت گرمایی ویژه، ضریب انبساط خطی و چگالی برای نمونه-های نانوکامپوزیتی ساخته شده به¬عنوان تابعی از دما و ترکیب درصد اجزا درنانوکامپوزیت، اندازه¬گیری شد. یک روش جدید،که بر پایه¬¬ی یک مسئله انتقال حرارت معکوس بود، برای اندازه¬گیری هدایت حرارتی بکار گرفته¬ شد. ابتدا با فرض یک رابطه خطی برای هدایت حرارتی( k=at+b)، معادله انتقال حرارت گذرا در نمونه¬های نانوکامپوزیتی مکعب شکل با استفاده از روش¬های عددی (روش تفاضل محدود) حل شد. در هر نمونه بهترین ضرایب برای معادله هدایت حرارتی( aو b) با استفاده از یک برنامه حداقل مجموع مربعات خطا (در نرم¬افزار متلب)که در آن پروفایل دمایی تخمین زده شده با نمودار تجربی مقایسه می¬¬شد، تعیین گردید و به عنوان نتیجه گزارش شد. نتایج نشان داد که ظرفیت گرمایی ویژه با افزایش دما، افزایش میزان نانوخاک رس و همچنین افزایش میزان لاستیک در ماتریس پلیمری افزایش یافت. ضریب انبساط خطی با افزایش دما، افزایش لاستیک و بر خلاف آنچه که انتظار می¬رفت با افزایش میزان نانوخاک رس، افزایش یافت. چگالی نیز بر طبق انتظار با افزایش دما، افزایش لاستیک وکاهش میزان نانوخاک رس در ماتریس پلیمری، کاهش یافت. در همه نمونه-ها هدایت حرارتی با افزایش دما بصورت خطی کاهش پیدا کرد. همچنین در مقادیر پایین بارگذاری نانوخاک رس، هدایت حرارتی با افزایش میزان نانوخاک رس کاهش یافت درحالی¬که در مقادیر بالای بارگذاری هدایت حرارتی افزایش یافت. نفوذ حرارتی محاسبه شده نیز روندی مشابه با هدایت حرارتی را از خود نشان داد.

در این پژوهش پلی آمید 6 ابرچقرمه به روش پلیمریزاسیون در جای کاپرولاکتام در حضور nbr (با هدف دستیابی به نانو آلیاژ pa6/nbr) و به منظور استفاده در ساخت قطعات نیازمند مقاومت در برابر ضربه بالا نظیر چرخ دنده های صنعتی و ... ساخته شد. برای رسیدن به این هدف، فرایند پلیمر شدن پلی آمید 6 در حضور nbr طی فرایند اختلاط واکنشی مذاب به انجام رسید و به واسطه امکان تورم nbr در مونومر (کاپرولاکتام) توزیع و تفکیک ذرات لاستیک در مقیاس نانو فراهم گردید. به این منظور از کاپرولاکتم بعنوان مونومر اولیه، سدیم کاپرولاکتام بعنوان شتاب دهنده ، هگزا متیلن دی ایزوسیانات بعنوان فعال کننده و اکریلو نیتریل بوتادین رابر بعنوان لاستیک استفاده شد. در این فرایند ابتدا ذرات لاستیک در مذاب مونومر متورم شده و سپس فرایند پلیمریزاسیون به همراه فعال کننده و شتاب دهنده در مخلوط کن داخلی هک به روش آنیونی انجام شد و اثر استفاده از فرمولاسیونهای متفاوت بر زمان واکنش بررسی گردید. با توجه به نتایج حاصل از آزمایشات انجام شده، مشخص شد که بهترین ترکیب اجزاء جهت فرآیند ساخت نانو آلیاژ، شامل 5% وزنی فعال کننده، 5% وزنی تسریع کننده و 90% وزنی مخلوط کاپرولاکتام و لاستیک نیتریل (مقدار لاستیک نیتریل در این مخلوط از 1% تا 3% وزنی آمیزه متغیر بود) در فرمولاسیون می باشند. در این پژوهش آزمون ftir به منظور بررسی ساختار شیمیایی نانو آلیاژ، آزمونهای dmta و dsc جهت بررسی رفتار حرارتی و دینامیکی – مکانیکی آمیزه ها نظیر دمای انتقال شیشه ای، مدول ذخیره و دمپینگ، دمای ذوب و بلورینگی و تعیین میزان بلورینگی و آزمون xrd جهت تعیین ساختار بلورینگی مورد استفاده قرار گرفتند. در ادامه به منظور بررسی ریز ساختار نانو آلیاژ و بررسی اندازه فاز متفرق از آزمون tem استفاده شد. تصاویر tem ایجاد قطراتی از فاز متفرق با قطری در محدوده 3 تا 5 نانومتر در فاز پیوسته را به اثبات رسانید. در انتها خواص مکانیکی نظیر خواص کششی و ضربه بر روی نمونه ها انجام شد. از جمله نتایج مهم تستهای مکانیکی بهبود مقاومت ضربه پلی آمید 6 (تا پنج برابر) در اثر افزایش فقط 3% لاستیک نیتریل به مونومر کاپرولاکتام بود.

بلادر پخت تایر قطعه ای بسیار حساس در فرآیند پخت تایر می باشد که کارآیی بالا و مناسب آن می تواند مزایای فراوان زیست محیطی و اقتصادی را به همراه داشته باشد .فرمولاسیون این قطعه لاستیکی بر پایه الاستومر بیوتیل بوده که به علت نیاز به مقاومت حرارتی بالا , با سیستم پخت رزینی , پخت می شود . از معایب اصلی الاستومر بیوتیل مقاومت حرارتی و زمانمندی پایین آن می باشد .با توجه به تاثیر استفاده از نانورس بر بهبود مقاومت حرارتی , خواص کششی ونفوذناپذیری الاستومرها , با جایگزینی درصد بسیار کمی از دوده با نانورس میتوان انتظار داشت,آمیزه ای با خواص بهتر تولید گردد.در این پروژه , 10aclosite به عنوان نانورس مناسب برای آمیزه بلادر شناسایی شده است , که با استفاده از روش انبساط اولیه نانورس در اسید استئاریک و اختلاط مذاب , نانوکامپوزیت الاستومر بیوتیل با پخش مناسب لایه های کلی و خواص عالی بدست آمد . در ادامه با جایگزینی 3 پارت دوده در فرمولاسیون پایه بلادر , نه تنها بهبود خواص مشاهده نشد بلکه تا حدودی خواص کششی افت نشان داد , لذا به منظور تعیین نسبت بهینه دوده و نانورس , حد تقویت کنندگی الاستومر بیوتیل با دوده تعیین شد و به این نسبت مقادیر مختلف نانورس افزوده شد که در آمیزه حاوی 27 پارت دوده و 3 پارت نانورس خواص هم افزایی مشاهده گردید. ننایج آزمون زمانمندی نشان دادکه وجود نانورس در ساختار آمیزه باعث می شود مدول به میزان کمتری افزایش یافته و درصد تغییر طول در نقطه پارگی به میزان قابل توجهی افزایش یابد . درادامه با هدف افزایش بیشتر مقاومت زمانمندی آمیزه , سعی شده است اثر جایگزینی الاستومر بیوتیل با epdm بررسی شود , که به این منظور مقادیر 10 , 20 و 30 پارت جایگزینی صورت گرفت و در نهایت آمیزه ای حاوی 10 پارت epdm , 90 پارت iir, 40 پارت دوده و 3 پارت نانورس به عنوان نسبت بهینه تعیین شد. نتایج waxs باز شدن مناسب لایه های نانورس و افزایش فاصله آن تا 5 نانومتر را تایید می کند و تصاویر afm نشان میدهد وجود لایه های نانورس , تاثیر قابل توجهی بر پخش خوشه های دوده در ماتریس الاستومری می گذارد. نتایج rpa نیز موید شبکه فیلری قویتر در نانوکامپوزیت هیبریدی دوده-کلی نسبت به میکروکامپوزیت دوده می باشد. نتایج tga نیز نشان میدهد افزودن نانورس و جایگزینی الاستومر بیوتیل با epdm تاثیر قابل توجهی بر مقاومت حرارتی آمیزه در دماهای بالا دارد.

در پژوهش حاضر اثر پدیده تخریب اوزونی بر رفتار ابرکشسان آمیزه ه ی دیواره تایر بررسی شده است.چهار آمیزه با مقادیر متفاوت پارافین واکس طراحی و با استفاده از روش های متداول ساخت آمیزه های لاستیکی ساخته شدند.پنج مدل ابرکشسان نئو هوکین ، یه او ، اگدن ، آرودا بویس و وان در والس انتخاب شدند و پارامتر های هریک از مدل ها با استفاده از امکان مدل سازی مواد قرار داده شده در نرم افزار abaqus و به روش برازش غیرخطی منحنی ها ، از روی داده های آزمون کشش تک جهته تعیین شد.سپس برای نخستین بار ، در این پژوهش ، روابط بین تغییرات پارامتر های هریک از مدل ها و همینطور مدول برشی اولیه ی نمونه های یاد شده با تغییرات ساختاری به وجود آمده در آمیزه ها طی فرایند تخریب اوزونی بحث و بررسی شد.

چکیده ندارد.