بررسی اثر افزودن نانوذرات و ویسکرهای کاربید سیلیسیم بر ریسندگی پلی پروپیلن و اندازه گیری خواص لیف نهایی

در این پژوهش با بکارگیری این ماده به عنوان تقویت کننده در الیاف پلی پروپیلن، خواص مکانیکی، تصویری، طیفی، رئولوژیکی و حرارتی آن اندازه گیری و با نانوذرات sic مقایسه شد. هر دو نوع نانوذره و نانو ویسکر در درصدهای وزنی 2/0 ، 5/0 ، 8/0 و 1/1جهت دستیابی به پراکنش خوب با دستگاه اکسترودر دو مارپیچه مورد اختلاط قرار گرفتند. همچنین با بکارگیری روش طراحی آزمایش تاگوچی جهت کم کردن تعداد آزمایشات، نمونه های 2/0 و 8/0 درصد نانو ذره و نمونه های 5/0 و 1/1 درصد نانو ویسکر تحت اصلاح سطح قرار گرفت. در نهایت تأثیر نانوذره و نانو ویسکر بر خواص فیزیکی و مکانیکی توسط آزمون های کششی، dsc، ftir، sem مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که در الیاف کشیده نشده، ازدیاد طول تا پارگی کامپوزیت حاوی نانو ویسکر به دلیل عدم آرایش یافتگی نانو ویسکرها در جهت محور لیف، از کامپوزیت حاوی نانو ذره کمتر است. پدیده ای که به شکل آرایش پوسته مغزی در تصاویر sem گرفته شده از الیاف کشیده نشده حاوی نانو ویسکر مشخص است. همچنین مشاهده شد که با افزایش درصد نانو ذره، ابتدا افزایش خواص (تا 5/0 درصد وزنی) اتفاق افتاده و سپس به دلیل ایجاد تجمعات، کاهش خواص رخ می دهد. در نانوکامپوزیت حاوی نانو ویسکر روند اندکی متفاوت است، در اینجا بیشینه استحکام در 2/0 درصد و برابر 7 /22درصد است. اما در الیاف کشیده شده تا 5 برابر طول اولیه نتایج آزمون کشش به کلی متفاوت بود، به طوری که خواص مکانیکی الیاف کشیده شده حاوی نانو ویسکر نسبت به الیاف حاوی نانو ذره بهتر شد، که دلیل آن را می توان جهت گیری نانو ویسکرها در جهت طول لیف در اثر اعمال کشش دانست. مقدار این بهبود 5/81 درصد در مدول مربوط به لیف حاوی 8/0 درصد بود. همچنین بیشینه افزایش استحکام، برابر 8/61 درصد برای کامپوزیت حاوی 8/0 درصد نانوویسکر بود. حالت بهینه محاسبه شده از تحلیل آماری تاگوچی در آزمون مدول عبارتست از کامپوزیت تشکیل شده از 8/0 درصد نانو ویسکر اصلاح سطح نشده درون پلی پروپیلن. همچنین شرایط بهینه برای آزمون استحکام نیز مطابق با نتایج تحلیل آماری برای حالت 2/0 درصد از نانو ویسکر اصلاح سطح نشده درون پلی پروپیلن، بدست آمد. برای آزمون ازدیاد طول هم حالت کامپوزیت پرشده با 8/0 درصد نانو ویسکر اصلاح سطح نشده، بهترین جواب را عاید می سازد. نکته غیر منتظره در اینجا کاهش خواص مکانیکی در نمونه های حاوی نانومواد اصلاح سطح شده می باشد که دلیل آن به افزایش درصد تبلور در این نانوکامپوزیت ها برمی گردد. برای مدول الیاف کامپوزیتی حاوی نانو ذرات، نزدیکی خوبی با مدل کارون و نیز مدول عرضی بدست آمد. اما تغییرات مدول الیاف کامپوزیتی حاوی نانو ویسکر تا حدودی از مدل کاکس تبعیت می کند. همچنین در مورد نانوذرات، نتایج تجربی هم خوانی خوبی با مدل یانگ- بیمونت دارد.