بررسی ساختار و خواص الیاف پلی پروپیلن حاوی نانولوله های کربنی چند دیواره

امروزه پلیمرهای تقویت شده با نانو ذرات مورد توجه بسیاری از جوامع علمی و صنعتی قرار گرفته اند. از دیدگاه صنعتی آنچه باعث جلب توجه بسیاری از صنایع به این موضوع شده است بهبود چشمگیر خواص پلیمرهاست. پلی پروپیلن یکی از پرکاربردترین پلیمرها در اشکال مختلف از جمله الیاف می باشد. برای بهبود خواص و ویژگی های الیاف پلی پروپیلن نیز می توان از نانوذرات و نانولوله های کربنی استفاده کرد. در این پایان نامه رفتار مکانیکی و ساختار الیاف کامپوزیتی پلی پروپیلن و نانولوله کربنی چند دیواره مورد مطالعه قرار گرفته است. دانه های کامپوزیتی پلی پروپیلن و نانولوله کربنی توسط اکسترودر دو مارپیچه تهیه شدند. الیاف پلی پروپیلن حاوی نانولوله کربنی توسط دستگاه تولید الیاف نیمه صنعتی ریسیده شدند. تاثیر غلظت نانولوله کربنی، سرعت چرخش مارپیج اختلاط و نسبت کشش بر تنش در هنگام پارگی و مدول یانگ الیاف مطالعه شد. میزان آرایش یافتگی مولکولی در الیاف با اندازه گیری ضریب شکست مضاعف و نسبت ساختار مارپیچی زنجیرها با استفاده از روش طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه بررسی شد. با استفاده از پراش پرتوایکس درصد تبلور نمونه ها و اثر میزان نانولوله کربنی بر اندازه بلورینه ها اندازه گیری شد. مدول و سختی نمونه ها با استفاده از دندانه گذاری نانو محاسبه شد. از طریق tga غلظت واقعی نمونه ها و اثر نانولوله کربنی بر پایداری حرارتی نمونه های تولیدی بررسی شد. افزایش سرعت مارپیچ اختلاط و نسبت کشش الیاف باعث افزایش آرایش یافتگی مولکولی و نسبت ساختار مارپیچی زنجیرها شد. به طور کلی با افزایش نانولوله کربنی تبلور نمونه ها افزایش یافت و نمونه ها ساختار بلوری آلفامونوکلینیک را حفظ کردند. توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی سطح مقطع الیاف و سطح جانبی الیاف مشاهده شد. با وجود تجمع مشاهده شده از نانولوله های کربنی در بعضی از قسمت های زمینه پلیمری، با افزودن 1 درصد نانولوله کربنی به پلی پروپیلن تنش پارگی هفت درصد و با افزودن 5/0 درصد نانولوله کربنی، مدول هفده درصد افزایش یافت. با افزایش سرعت چرخش مارپیچ تا rpm 125 در نمونه حاوی 5/0 درصد نانولوله کربنی، تنش در هنگام پارگی و مدول اولیه الیاف پانزده درصد افزایش یافت. با افزایش نسبت کشش الیاف نیز افزایش در مدول یانگ و تنش در هنگام پارگی الیاف مشاهده شد. از مدل های هالپین تسای و کرنچل برای پیشگویی مدول اولیه الیاف و نیز از مدل پوکانسکی- سزازدی برای پیشگویی تنش تسلیم استفاده شد و نتایج حاصل شده هماهنگی خوبی با نتایج تجربی داشتند. با افزایش میزان نانولوله کربنی سختی نمونه ها افزایش یافت. با افزایش میزان نانولوله کربنی به زمینه پلی پروپیلن افزایش در پایداری حرارتی الیاف مشاهده شد. افزایش خواص مکانیکی(مدول و تنش در هنگام پارگی) اشاره غیر مستقیم به پراکندگی نانولوله کربنی در زمینه پلیمری دارد.