بررسی رابطه ی میان فاکتور توزیع طول الیاف و خواص رئولوژیکی و مکانیکی کامپوزیت پلی پروپیلن/ شیشه

امروزه از ترموپلاستیک های تقویت شده با الیاف کوتاه به عنوان مواد ساختاری، به صورت گسترده ای استفاده می شود زیرا این مواد نه تنها سبب بهبود خواص مکانیکی می شوند، بلکه تولید آنها نیز با استفاده از فرآیندهای اکستروژن و قالب گیری تزریقی به سرعت انجام می شود. طی فرآوری ترموپلاستیک های الیاف کوتاه، معمولاً شکست لیف اتفاق می افتد و در نتیجه توزیع طولی الیاف در محصول نهایی دیده می-شود. طول الیاف توسط پارامترهایی نظیر کسرحجمی الیاف و شرایط فرآوری تعیین می شود. خواص مکانیکی مثل استحکام، مدول الاستیک و چقرمگی شکست ترموپلاستیک های تقویت شده با الیاف کوتاه، به شدت تحت تأثیر توزیع طول الیاف هستند. در این تحقیق، رابطه ی میان پارامترهای طولی الیاف و خواص رئولوژیکی و مکانیکی کالای نهایی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا تحقیق دارای سه بخش کلی است: 1) طول میانگین و فاکتور توزیع طول الیاف برای نمونه ها استخراج شده است. 2) خواص رئولوژیکی کامپوزیت برای نمونه های دارای طول و کسرحجمی مختلف الیاف اندازه گیری شده است. 3) خواص مکانیکی قطعات قالب گیری شده مورد بررسی قرار گرفته است. مطابق نتایج حاصل از آزمون رئولوژیکی، نمونه های مورد بررسی در دسته ی سیالات ویسکو- پلاستیک قرار دارند. مدل هرشل- بالکلی مناسب ترین مدل برای توصیف رفتار جریان نمونه ها می باشد و دارای سه متغیر تنش اولیه، ضریب تناسب و شاخص غیرنیوتنی بودن است. اگرچه تغییر توزیع طول الیاف منجر به تغییر مدل رئولوژی که رفتار سیال را تعریف می کند نشده است، اما پارامترهای این مدل را تغییر می-دهد؛ به این صورت که ضریب تناسب k و تنش اولیه ?0 دارای رابطه ی مستقیم با فاکتور توزیع طول الیاف هستند، در حالیکه شاخص غیرنیوتنی بودن، n، با فاکتور توزیع طول الیاف رابطه ی عکس دارد. در تمامی نمونه ها با افزایش کسر حجمی الیاف، تنش و گرانروی مذاب افزایش یافته است. به علاوه، با کاهش فاکتور توزیع طول الیاف، گرانروی و تنش به مقدار قابل توجهی کاهش یافته اند. این کاهش در مقایسه با کاهش گرانروی و تنش در اثر کاهش کسرحجمی الیاف بسیار چشم گیرتر بوده و نشان می دهد که طول الیاف پارامتری تاثیرگذارتر از کسرحجمی الیاف در رفتار رئولوژیکی کامپوزیت می باشد. نتایج حاصل از آزمایش های کشش و خمش نشان دادند که افزایش فاکتور توزیع طول الیاف، هر دو عامل استحکام و ازدیاد طول تا شکست کامپوزیت را افزایش می دهد. به علاوه، مدول کامپوزیت با افزایش فاکتور توزیع طول الیاف افزایش می یابد. لازم به ذکر است که تغییرات خواص مکانیکی در اثر تغییر کسرحجمی پرکننده واضح تر از تاثیر طول الیاف می باشد. مقایسه ی نتایج حاصل از آزمایش کشش و خمش نشان می دهد که استحکام خمشی نسبت به استحکام کششی، وابستگی کمتری به طول الیاف دارد؛ ضمنا مقادیر مدول، استحکام و ازدیاد طول تا شکست خمشی کامپوزیت بزرگ تر از مقادیر کششی آن ها بوده و گستره ی تغییرات بزرگ تری نیز دارند.