بررسی تجربی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های پلیمری تزریقی حاوی نانولوله های کربنی چند دیواره

نانوکامپوزیت های پلیمری حاوی نانوذرات کاربردی آلی و معدنی، توجهات گسترده ای را در زمینه های علمی و صنعتی بخاطر ویژگی های منحصر به فردشان به خود جلب کرده اند که از جمله این ویژگی ها می توان به خواص مکانیکی بالا، سطح تماس زیاد، واکنش پذیری بالا و هزینه نسبتا پایین اشاره کرد. نانوکامپوزیت های پلیمری دسته ای از مواد هستند که مواد در ابعاد نانو، به طور معمول حداقل یکی از ابعادشان در فاصله 1-100 نانومتر باشد، در ماتریسی پلیمری پراکنده شده باشد. در این تحقیق، پلیمر پلی آمید6 توسط دستگاه اکسترودر دو ماردونه با نانولوله های کربنی چند دیواره اختلاط ذوبی شد. سپس نمونه های نانوکامپوزیتی مطابق استاندارد astm-d638 و astm-d6110 توسط دستگاه تزریق پلاستیک، بر پایه طراحی آزمایشات به روش تاگوچی مطابق آرایه متعامد l16، قالب گیری و تهیه شدند. تاثیر افزودن نانولوله های کربنی و شرایط فرایندی تزریق شامل فشار نگهداری و دمای تزریق بر روی خواص مکانیکی نمونه های نانوکامپوزیتی بررسی شد. در این تحقیق، درصد وزنی نانولوله های کربنی در چهار سطح 0، 5/0، 1 و 5/1 درنظر گرفته شد. هم چنین فشار نگهداری در چهار سطح 55، 75، 95 و 115 مگاپاسکال و دمای تزریق در چهار سطح 210، 220، 230 و 240 درجه سانتیگراد درنظر گرفته شدند. نحوه پخش نانولوله های کربنی داخل پلیمر توسط تست پراش اشعه ی ایکس بررسی شد. افزایش فاصله ی 85/0، 94/0 و 1 آنگستروم در دیواره ی نانولوله های کربنی به ترتیب در نمونه های حاوی 5/0، 1 و 5/1 درصد وزنی نشان دهنده ی پخش مناسب نانولوله ها داخل پلیمر می باشد. خواص مکانیکی بررسی شده در پژوهش حاضر شامل استحکام کششی، سختی و استحکام به ضربه می باشد. نتایج مربوط به آنالیز نرمال بودن داده ها نشان داد که نتایج نرمال هستند. نتایج مربوط به آنالیز سیگنال به نویز و آنالیز واریانس نشان داد که در تمامی خواص مکانیکی بررسی شده، درصد وزنی نانولوله کربنی موثرترین پارامتر روی داده ها می باشد. نتایج نمایانگر این مطلب هستند که با افزودن نانولوله های کربنی به پلیمر پلی آمید6، استحکام کششی و سختی افزایش و استحکام به ضربه کاهش یافت. مطابق نتایج با افزودن 1% وزنی نانولوله کربنی به پلی آمید6، استحکام کششی آن به میزان 31% و با افزودن 5/1% وزنی، سختی آن به میزان 15% افزایش یافت. نتایج نشان داد که پارامترهای تزریق هم بر روی خواص مکانیکی نمونه ها تاثیرگذار بوده اند.