ارزیابی خواص مکانیکی کامپوزیت پلی پروپیلن-شیشه تهیه شده از پارچه های حلقوی پودی تک محوری و هیبرید

امروزه نیاز به مواد با استحکام و سختی بالا و نیز وزن وهزینه پایین در صنایع مختلف مانند صنایع هوایی، خودروسازی، عمران وغیره افزایش یافته است. ازآنجایی که هیچ ماده تک جزئی قادر به برطرف نمودن تمامی نیازها به طور همزمان نیست، استفاده از کامپوزیت ها گسترش یافته است. کامپوزیت ها (مواد چند سازه ای) دسته ای از مواد پیشرفته هستند که در آن ها از ترکیب مواد ساده به منظور ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفاده شده است. کامپوزیت از دو قسمت اصلی به نام ماتریس و تقویت کننده تشکیل شده است. ماتریس با احاطه کردن تقویت کننده، آن را در محل نسبی خودش نگه می دارد. تقویت کننده که موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار می گردد، می تواند به صورت الیاف کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد. در این تحقیق کامپوزیت ترموپلاست پلی پروپیلن همراه با الیاف تقویت کننده شیشه تولید شد. ابتدا با بهینه سازی شرایط بافت، پارچه های حلقوی پودی از نخ های پلی پروپیلن با ساختارهای متفاوت ریب1x1، ریب2x2 و فول کاردیگن بر روی ماشین تخت باف بافته شد. جهت تقویت بافت های مذکور، الیاف شیشه بصورت پود در ساختار پارچه قرار داده شد. سپس نمونه ها با بهینه سازی عوامل مختلف نظیر دما، فشار، زمان پیش گرم و زمان اعمال فشار، طی فرایند پرس داغ به کامپوزیت تبدیل شدند. پس از تعیین ساختار بافت بهینه، به منظور افزایش ثبات ابعادی کامپوزیت مورد نظر، با افزودن گرانول پلی پروپیلن دو ترکیب وزنی متفاوت از ماتریس و الیاف شیشه در کامپوزیت ایجاد شد. برای بررسی اثر تغییر ترکیب وزنی کامپوزیت ها، آزمایشات اولیه کشش و ضربه انجام شد. در مرحله سوم برای بهبود یکنواختی و خواص ماتریس از نانوذرات سیلیس استفاده شد. نانوذرات سیلیس با درصدهای مختلف وزنی به کامپوزیت دارای بافت بهینه، افزوده شد. برای بررسی همزمان اثر ماده ماتریس و نانوذرات سیلیس، کامپوزیتی با 5/4 درصد نانوذرات سیلیس و 60 درصد ماده ماتریس نیز تولید شد. در مرحله آخر، نمونه های موردنظر با زاویه 0 و 90 درجه روی هم قرار داده شدند تا اثر متعادل نمودن کامپوزیت بررسی شود. در میان سه بافت تولید شده در این تحقیق، بافت فول کاردیگن بدلیل ایجاد نسبت وزنی 5/68 درصد برای تقویت کننده و همچنین ایجاد ماتریسی با توزیع یکنواخت و ضخامت مناسب به عنوان بافت بهینه انتخاب شد. کامپوزیت تولید شده با بافت بهینه، همراه با افزودن گرانول های پلی پروپیلن، نانو ذرات سیلیس و نیز متعادل سازی مورد بررسی بیشتر قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزودن گرانول های پلی پروپیلن ضمن افزایش ثبات ابعادی کامپوزیت و یکنواختی ماتریس، خواص کششی را تضعیف نموده و خواص ضربه پذیری را بهبود بخشیده است. افزودن نانوذرات سیلیس بدلیل بالا بردن سختی و یکنواختی ماتریس، خواص کششی و خواص ضربه پذیری را بهبود بخشید. همچنین متعادل سازی کامپوزیت خواص کششی را کاهش و خواص ضربه پذیری را افزایش داده است.