اثر هم افزایی اصلاح الیاف و ماتریس بر روی چسبندگی بین سطحی درکامپوزیت تک جهته الیاف پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا و اپوکسی

در این پژوهش تاثیر اصلاح ماتریس اپوکسی با درصدهای مختلف نانو الیاف کربن شامل سه درصد وزنی 5/0، 1 و 5/1 بر خواص مکانیکی و چسبندگی بین سطحی الیاف پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا و رزین اپوکسی مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق سطح الیاف با مونومر گلیسیدیل متاکریلات به میزان 5 درصد وزنی اصلاح شد. سپس،آزمون طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه با بازتاب کلی تضعیف شده نیز به منظور تایید صحت فرآیند پیوندزنی انجام شد. در راستای اصلاح الیاف، اثر اصلاح شیمیایی سطح الیاف به ترتیب بر مورفولوژی، زبری و خواص مکانیکی الیاف توسط میکروسکوپ الکترون روبشی، میکروسکوپ نیروی اتمی و آزمون کشش مورد ارزیابی قرار گرفت. همزمان با اصلاح الیاف، رزین اپوکسی با نانو الیاف کربن اصلاح شد و میزان پراکنش نانو الیاف کربن در رزین توسط میکروسکوپ نوری بررسی شد. پس از آن، به منظور بررسی تغییرات چسبندگی بین سطحی و خیس شوندگی در اثر اصلاح الیاف و ماتریس، آزمون بیرون کشیدن لیف از قطره و محاسبه ی زاویه تماس بر روی نمونه های مختلف انجام گرفت. همچنین به منظور بررسی اثر فرآیند اصلاح الیاف و ماتریس بر خواص کامپوزیت ها و نانو کامپوزیت ها، نمونه های کامپوزیتی دو جزئی الیاف/اپوکسی و نانو کامپوزیت سه جزئی الیاف/اپوکسی/نانو الیاف کربن تهیه و آزمون های کشش و خمش بر روی آن ها انجام شد. در انتها سطوح شکست کششی کامپوزیت ها و نانو کامپوزیت ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که در اثر فرآیند پیوند زنی مونومر بر سطح الیاف، زبری سطح الیاف افزایش یافته و کاهش در میزان استحکام لیف مشاهده شد. در آزمون بیرون کشیدن لیف از قطره، بهبود در استحکام برشی بین سطحی ماتریس و لیف، در اثر اصلاح همزمان سطحی لیف با 5 درصد وزنی مونومر گلیسیدیل متاکریلات و اصلاح ماتریس با 5/0 درصد وزنی نانو الیاف کربن به میزان 319 درصد به عنوان حداکثر میزان در نظر گرفته شد. همچنین با مقایسه نتایج حاصل از این آزمون و آزمون زاویه تماس، اثر هم افزایی اصلاح الیاف و ماتریس بر بهبود چسبندگی اثبات شد و حداکثر میزان بهبود در استحکام برشی فصل مشترک و حداقل میزان در زاویه تماس برای نمونه هایی مشاهده شد که الیاف و ماتریس به صورت همزمان اصلاح شدند. نتایج آزمون مکانیکی نیز نشان داد که در نمونه هایی که اصلاح همزمان ماتریس و الیاف صورت گرفته، بهبود در خواص مکانیکی بیشترین مقدار بود. با مقایسه نتایج آزمون خواص مکانیکی، مشاهده شد که اصلاح لیف تاثیر بیشتری در خواص کششی و اصلاح ماتریس تاثیر بیشتری در خواص خمشی را از خود نشان دادند. با توجه به نتایج آزمون خواص مکانیکی، حداکثر بهبود مدول کششی و خمشی برای نانوکامپوزیت حاوی 5/1 درصد وزنی نانو الیاف کربن به ترتیب 9/27 و 6/40 درصد بود. از طرفی دیگر حداکثر بهبود به ترتیب 3/52 و 69 برای استحکام کششی و خمشی نمونه حاوی1درصد وزنی نانو الیاف کربن مشاهده شده است. ضمناً، با بررسی میکروسکوپی سطوح شکست نمونه ها در آزمون کشش، مشاهده شد که اصلاح همزمان ماتریس و الیاف باعث می شود که مکانیزم شکست نمونه سه جزئی به سمت شکست ترد و شکننده متمایل گردد.