تحلیل تجربی رفتار ضربه ای نانوکامپوزیت های سه تایی پلی پروپیلن/لاستیک ضایعاتی/نانو کربنات کلسیم

تأثیر حضور همزمان پودر تایر فرسوده خودرو (wgrt) و نانوذرات کربنات کلسیم (caco3) و تغییرات درصد وزنی آنها بر روی خواص مکانیکی پلی پروپیلن (pp) بررسی گردید. به منظور پراکندگی بهتر نانوذرات کربنات کلسیم در ماتریس پلی پروپیلن، نانوذرات اولیه با یک تک لایه از اسید استئاریک روکش شدند؛ همچنین از سازگارکننده "پلی پروپیلن گرافت شده با انیدرید مالئیک" (pp-g-ma) به منظور افزایش سازگاری پودر تایر فرسوده خودرو 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 نمونه 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 ماکزیمم 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 گزارش داده اند. ساختارشناسی ترکیب ها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem) انجام شد. تصاویر fesem پراکندگی بهتر نانوذرات کربنات کلسیم روکش شده با تک لایه از اسید استئاریک را تأیید می کرد. تمامی ترکیب های شامل نانوذرات کربنات کلسیم تک لایه روکش شده با اسید استئاریک خواص مکانیکی بهتری در مقایسه با حالت بدون روکش از خود نشان دادند که این بهبود به پراکندگی بهتر نانوذرات کربنات کلسیم در ماتریس پلی پروپیلن در حالت روکش شده منسوب می شود. در ترکیب های شامل سازگارکننده pp-g-ma مشاهده شد که میزان 5 درصد وزنی از این ماده منجر به ظهور خواص مکانیکی بهتر ترکیب ها می شود که به ایجاد پیوندهای مناسب بین پودر تایر فرسوده خودرو و ماتریس در این درصد وزنی سازگارکننده منسوب می شود. همچنین سازگارکننده pp-g-ma تأثیر مطلوبی بر پراکندگی بهتر نانوذرات کربنات کلسیم در ماتریس پلی پروپیلن داشت. آنالیز توزین حرارتی (tga) به منظور تعیین میزان دقیق روکش اسید استئاریک بر روی نانوذرات کربنات کلسیم و همچنین تعیین درصد وزنی ترکیبات موجود در ساختار پودر تایر فرسوده خودرو استفاده شد؛ همچنین آنالیز طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز گرماکافت (pyrolysis-ftir) به منظور تعیین نوع ترکیبات موجود در ساختار پودر تایر فرسوده خودرو استفاده شد که نتایج حاصل از این آنالیز انطباق خوبی با نتایج حاصل از آنالیز tga مربوط به پودر تایر داشت.