بررسی اثر اصلاح سطح نانولوله های کربنی بر رفتار رئولوژیکی و خواص مکانیکی کامپوزیت های پلی پروپیلن/نانو لوله های کربنی

نساجی یکی از زمینه هایی است که نانوتکنولوژی می تواند تأثیرات شگرفی در آن ایجاد کند. نانوتکنولوژی بر این مبنا استوار است که با کاهش اندازه ذرات تا نانومتر، خواص ماده به دست آمده، به طور قابل توجهی تغییر می کند. نانو کامپوزیت ها از دو یا چند جزء مجزا از هم تشکیل شده اند که حداقل یک جزء از آنها باید دارای ابعاد کمتر از صد نانومتر باشد. یکی از پدیده های نوظهور در مقیاس نانو، نانو لوله های کربنی هستند که دارای ساختار سیلندری و قطری در حدود یک تا صد نانومتر می باشند. نانو لوله های کربنی به واسطه نسبت طول به قطر بسیار بالای خود، دارای خواص فوق العاده ای از قبیل: خواص مکانیکی بسیار بالا، هدایت حرارتی و الکتریکی بسیار خوبی می باشند. در بین بیشتر ماتریسهای پلیمری، نانولوله ها سازگاری خوبی با پلی اولفینهایی نظیر پلی پروپیلن دارند. بعضی نتایج، از کاربرد نانولوله ها به عنوان تقویت کننده در ماتریس پلی پروپیلن جهت بهبود خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی، پایداری حرارتی و هم چنین تغییر قابل توجهی در رفتار رئولوژیکی نانوکامپوزیت،گزارش داده اند. تحقیقات نشان داده اند که تغییر در رفتار رئولوژیکی پلیمر حاوی نانو لوله ها، بدلیل تشکیل شبکه پر کننده در نانوکامپوزیت می باشد. تشکیل این ساختار شبکه ای به میزان زیادی به تجمع و توزیع نانولوله ها در ماتریس پلیمر نسبت داده می شود. توزیع همگن نانو لوله ها در ماتریس پلی پروپیلن، بدلیل طبیعت غیرفعال سطح نانولوله ها و تشکیل توده های اجتناب ناپذیر در اثر نیروهای واندروالس در طی عمل سنتز و همچنین مساحت سطح مخصوص بالای نانولوله های کربنی، سخت می باشد. جهت رفع این مشکل، روش های متنوعی از قبیل مکانیکی، شیمیایی و پرتودهی جهت اصلاح سطح نانو لوله ها وجود دارد که توزیع بهتر آنها را در بر دارد. در این تحقیق پلی پروپیلن خالص با نانوکامپوزیت های پلی پروپیلن وگرافت پلی پروپیلن-مالئیک انیدرید و نانولوله های اصلاح شده در سه درصد وزنی5/0، 1و 5/1و نانوکامپوزیت پلی پروپیلن و نانولوله های اصلاح نشده در 1 درصد وزنی مقایسه شدند. از ftir برای بررسی وقوع احتمالی واکنش های شیمیایی در سطح و یا در درون زنجیره ی مولکولی نانوکامپویت ها استفاده شد. جهت تعیین مدل رئولوژیکی مذاب نمونه ها از رئومتر کاپیلاری استفاده شد. می توان نتیجه گرفت در نرخ کرنش 100 تا 1500 (s-1)، رفتار مذاب نمونه ها مشابه با سیالات ویسکو-پلاستیک است و نزدیک ترین مدل رئولوژیکی به رفتار سیالات، مدل هرشل بالکلی است. با افزودن نانو لوله های کربنی اصلاح شده و اصلاح نشده تنها پارامترهای مدل تغییر می کنند. جهت بررسی میکروساختار نمونه ها از رئومتر دینامیکی استفاده شد. می توان نتیجه گیری کرد در کرنش 1 درصد مذاب نانوکامپوزیت ها از دسته سیالات ویسکو-الاستیک پیروی می کنند. نانوکامپوزیت ها نسبت به پلی پروپیلن خالص دارای مدول ذخیره، مدول اتلاف، مدول مرکب و ویسکوزیته ی مرکب بیشتری هستند. مدول ذخیره، مدول اتلاف، مدول مرکب و ویسکوزیته ی مرکب نانوکامپوزیت ها با نانولوله های اصلاح شده بیشتر از اصلاح نشده می باشند. در بررسی خواص مکانیکی مشاهده شد که، استحکام کششی و مدول کششی نانوکامپوزیت ها نسبت به پلی پروپیلن خالص بیشتر است ولی ازدیاد طول تا شکست کمتری دارند. با افزایش میزان نانولوله ها در نانوکامپوزیت ها، استحکام کششی و مدول کششی افزایش و ازدیاد طول تا شکست کاهش می یابند. نانوکامپوزیت حاوی نانولوله های اصلاح شده، استحکام کششی و مدول کششی بیشتر و ازدیاد طول تا شکست کمتری نسبت به حالت اصلاح نشده دارند. به منظور مقایسه آماری خواص رئولوژیکی و مکانیکی از نرم افزار spss استفاده شد. جهت بررسی دیسپرس شدن به صورت کیفی وکمی از تصاویر sem، نرم افزارهای متلب و ایزی فیت استفاده شد.