افزایش هدایت الکتریکی و بررسی تغییرات استحکام لوله های پلی اتیلن با افزودن نانوذرات مناسب

هدف از انجام این پژوهش افزودن نانولوله کربنی چند جداره و دوده به پلی اتیلن با دانسیته بالا و رسیدن به یک ترکیب همگن و دارای خواص الکتریکی و مکانیکی بهبود یافته است. به این منظور برای اختلاط نمونه های دارای نانولوله کربنی، روش آسیاب گلوله ای با انرژی بالا و برای نمونه های حاوی دوده روش اختلاط در حالت مذاب مورد استفاده قرار گرفت. نمونه ها در درصدهای وزنی مختلف نانولوله (0، 1، 2، 3، 5 و 10) و دوده (0، 5، 10، 20، 30 و 40) تهیه شده و تأثیر درصد وزنی نانولوله و دوده بر مورفولوژی، خواص مکانیکی و خواص الکتریکی کامپوزیت به دست آمده مورد بررسی قرار گرفت. مورفولوژی پودر کامپوزیت پلی اتیلن و نانولوله با استفاده از تست sem مورد بررسی قرار گرفت. شکل ظاهری نمونه ها نشان داد که مورفولوژی یکنواخت با ساختار نامنظم و پخش تصادفی ذرات نانولوله در نمونه قابل حصول می باشد. همچنین نتایج نشان داد که توده های به هم چسبیده نانولوله ها با اعمال نیروهای وارد شده طی عملیات آسیاب گلوله ای از بین رفته اند. برای سنجش خواص مکانیکی، نمونه های دمبلی شکل طبق استانداردastm d 638-03 ساخته شد و تست کشش در دمای محیط انجام شد. مدول الاستیسیته بر اثر افزودن 5 الی 10 درصد وزنی نانو لوله کربنی به پلیمر بیش از 55% بهبود یافت. با افزایش درصد نانولوله تا حد 10 درصد وزنی، تنش تسلیم به مقدار اندکی افزایش یافته و از mpa 8/65 به mpa 13/9 می رسد، و مقاومت کششی نهایی نیز از mpa 67/19 به mpa 5/24 می رسد. در مورد کامپوزیت حاوی دوده نیز مشاهده شد با افزایش مقدار دوده، استحکام پلیمر بهبود یافته است. افزودن دوده به پلیمر علاوه بر این که قیمت نهایی کامپوزیت را کاهش می دهد، باعث افزایش استحکام مکانیکی پلیمر هم می شود. با افزودن 40 درصد وزنی دوده به پلیمر، تنش تسلیم و مقاومت کششی نهایی به ترتیب به میزان 69% و 45% افزایش مشاهده شد. همچنین با افزایش درصد دوده در پلیمر فرایندپذیری کامپوزیت مشکل تر می شود. رسانایی الکتریکی با یک دستگاه اندازه گیری مقاومت حجمی اندازه گیری شد. نتایج حاصل نشان می دهد مقاومت حجمی پلی اتیلن با افزودن نانولوله و دوده کاهش می یابد و رسانایی الکتریکی آن به همین نسبت زیاد می شود. همچنین در درصدهای وزنی حدود 3 از نانولوله و 20 از دوده در پلیمر، حد آستانه رسانایی را خواهیم داشت.