پلی پروپیلن ماده ای سبک و ارزان می باشد که ضعف خواص مکانیکی باعث محدودیت استفاده از آن شده است. هدف از این تحقیق بهبود خواص مکانیکی پلی پروپیلن بود. تأثیر حضور همزمان پلی اتیلن خطی چگالی پایین و نانوذرات خاک رس و تغییرات درصد وزنی آنها بر روی خواص مکانیکی پلی پروپیلن بررسی گردید. به منظور پراکندگی بهتر نانوذرات خاک رس در ماتریس پلی پروپیلن، از pp-g-ma استفاده شد؛ همچنین از سازگارکننده sbs به منظور افزایش سازگاری پلی اتیلن خطی چگالی پایین با ماتریس پلی پروپیلن استفاده شد. تمامی ترکیب ها و حتی حالت های خالص مواد در یک اکسترودر دوپیچه همسوگرد مخلوط شدند و سپس به کمک دستگاه قالب ریزی تزریقی به صورت میله های کشش و ضربه استاندارد درآمدند. خواص مکانیکی از قبیل استحکام ضربه آیزود شیاردار، مدول یانگ، ازدیاد طول در شکست، تنش تسلیم و استحکام کششی تمامی حالت های خالص مواد و همچنین ترکیب های آنها به صورت تجربی بررسی گردیدند. روش طراحی مخلوط و نرم افزار minitab16 به منظور طراحی آزمایش ها و تحلیل آماری و بهینه سازی خواص مکانیکی ترکیب ها استفاده شد و ترکیب با هردوی استحکام ضربه و مدول یانگ ماگزیمم با این شیوه تعیین گردید. مدل های آماری و معادلات رگرسیون ارائه شده توسط روش طراحی مخلوط انطباق خوبی با داده های آزمایشگاهی داشت و به خوبی روند تغییرات خواص مکانیکی ترکیب ها را نشان داده اند. ساختارشناسی ترکیب ها به کمک میکروسکوپ fesem انجام شد. تصاویر fesem پراکندگی مناسب نانوذرات خاک رس را در پلی پروپیلن تأیید می کرد. همچنین سازگارکننده pp-g-ma تأثیر مطلوبی بر پراکندگی بهتر نانوذرات خاک رس در ماتریس پلی پروپیلن داشت. نانو ذرات خاک رس باعث بهبود استحکام کششی و پلی اتیلن خطی چگالی پایین باعث بهبود استحکام ضربه ای نانو کامپوزیت حاصل شد. به طوریکه نانو کامپوزیت سه تایی حاصل دارای استحکام کششی و ضربه ای بهینه است.

در این تحقیق اثر افزودن نانو صفحات معدنی خاک رس به پلی پروپیلن با استفاده از نرم افزار َansys و با مدل های تحلیلی بررسی شد و با نتایج تجربی مقایسه گردید. در مدلسازی اجزاء محدود، تاثیر نسبت منظر ذرات، چسبندگی بین ذره و زمینه، ضخامت و خواص ناحیه بین فازی، جهت گیری ذرات نسبت به راستای کشش و کلوخه ای شدن لایه های سیلیکاتی بررسی شد.نتایج نشان می دهد که مطابقت بین داده های شبیه سازی با داده های تجربی، خوب است. مشخص شد که برای مدول کشسانی مطابقت بین مقدار تجربی با ذرات ریزتر بیشتر است و این نشان می دهد که بیشتر ذرات استفاده شده تقریباً ریز می باشند. برای ذرات ریزتر افزایش نسبت منظر تاثیر کمتری بر روی مدول دارند. با افزایش چسبندگی، مدول و استحکام افزایش می یابد و این نیز بعلت افزایش میزان تنش انتقالی از زمینه به ذره است.همچنین برای نمودار چسبندگی ناقص شاهد یک نقطه گسستگی نمودار در حداکثر تنش هستیم که این همان تنش جدا شدن ذره از زمینه است. با مقایسه مدول کاهیده مدل های ناحیه بین فازی با مقدار تجربی مشاهده شد که در حالت تجربی، ترکیبی از این حالات کشش عمودی و افقی اتفاق افتاده است و این نیز بعلت تصادفی بودن توزیع ذرات است. با مقایسه مقدار تجربی استحکام با مقادیر مدل های ناحیه بین فازی مشاهده می شود که ضخامت ناحیه بین فازی در حدود 200 تا 300 نانومتر است و این نشان دهنده ضخامت کم ناحیه بین فازی است. در نظر گرفتن جهت گیری ذرات نسبت به راستای کشش سبب می شود که در مقایسه مقادیر مدول با مقدار نظیر تجربی که شبیه سازی ها به میزان 15% و 30% بترتیب برای کشش افقی و عمودی، با مقدار تجربی تفاوت داشته باشند و این نیز بعلت عدم در نظر گرفتن ناحیه بین فازی در این حالت می باشد.