بررسی رفتار حرارتی و مکانیکی نانو کامپوزیت پلی پروپیلن/ خاک رس (pp/clay) تغییر شکل یافته به روش نورد محدود شده

چکیده بررسی رفتار حرارتی و مکانیکی نانو کامپوزیت پلی پروپیلن/خاک رس (pp/clay) تغییر شکل یافته به روش نورد محدود شده به کوشش زهرا باقری در این تحقیق، نورد محدود شده (constrained rolling) نانوکامپوزیت زمینه پلی پروپیلن تقویت شده با نانو ذرات خاک رس (pp/clay) مورد بررسی قرار گرفته است. در نورد محدود شده، غلتک ها طوری طراحی شده اند که دیواره جانبی غلتک پایینی باعث محدودیت عرضی می شود و غلتک بالایی مانند یک پلانگر نمونه را تغییر شکل می دهد. در این شرایط، نمونه در یک کانال، همزمان تحت فشار و کشش دچار تغییر شکل مومسان می گردد. این روش نوین مانع پدید آمدن حفره و عیوب ساختاری در نمونه می شود و در نتیجه ی آن، خواص مکانیکی و حرارتی بهبود می یابد. با استفاده از این روش، نوارهای نانوکامپوزیت زمینه pp، تقویت شده با درصد های متفاوت خاک رس (0، 3، 5 و10) تغییر شکل یافنه و رفتار مکانیکی و حرارتی آن ها توسط آزمون کشش، سختی، گرماسنج روبشی تفاضلی و آزمون مکانیکی دینامیکی و سطح شکست نمونه های کشیده شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد ارزیابی قرار گرفت. وابسته بودن تنش تسلیم نمونه ها به نرخ کرنش های متفاوت ( 01/0، 03/0و 1/0) توسط معادله ایرینگ بررسی گردید. نتایج بدست آمده از آزمون کشش نشان داد که انعطاف پذیری نمونه pp خالص با انجام نورد محدود شده، از 32% به 80% افزایش یافته و با افزایش میزان خاک رس کاهش می یابد. همچنین قبل از نورد محدود شده با مقایسه تنش تسلیم pp خالص و pp/3%clay در نرخ کرنش 1/0، استحکام تسلیم به ترتیب از 64/24 به 51/25 و بعد از نورد محدود شده از 59/25 به 09/31 بهبود می یابد. در آزمون سختی شور، سختی نمونه های بعد از نورد افزایش یافته و میزان برگشت دینامیکی کاهش می یابد که مقدار سختی با افزایش میزان خاک رس و نرخ کرنش بیشتر شده اما برگشت دینامیکی کمتر می شود. با توجه به مدل ایرینگ، آنتالپی فعالسازی برای نمونه ppخالص با انجام نورد محدود شده از 07/62 به j/mol 7/35 کاهش نشان می دهد که با افزایش درصد خاک رس، افزایش می یابد. در آنالیز dscگرمای ذوب برای نمونه ppخالص از 94/57 به 25/43 افت کرده و با افزایش نرخ کرنش افزایش می یابد. همچنین درجه بلورینگی pp خالص از مقدار 99/27 قبل از نورد محدود شده به 89/20 بعد از نورد محدود شده کاهش می یابد. با انجام آنالیز dma، میرایش که نشان دهنده ی مقاومت ماده در برابر تغییر شکل می باشد، برای نمونه pp خالص از 0511/0 به 0581/0 تغییر کرده که با افزایش میزان خاک رس بیشتر می شود. همچنین دمای انتقال شیشه ای برای pp خالص قبل از نورد محدود شده 9/21- می باشد که با نورد محدود شده افزایش یافته و به 87/24- درجه سانتیگراد می رسد. این مقدار با افزایش میزان خاک رس کاهش می یابد. بنابراین با جمع بندی نتایج بدست آمده می توان گفت فرایند نورد محدود شده نسل جدیدی از روش های تغییر شکل مومسان مواد پلیمری می باشد که موجب بهبود خواص و کارایی ماده می گردد. کلمات کلیدی: نورد محدود شده، نانوکامپوزیتpp/clay ، رفتار مکانیکی و حرارتی، نرخ کرنش، معادله ایرینگ