بررسی تجربی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های حاوی نانولوله های کربنی تولید شده به روش قالب گیری تزریقی
Abstract
برای تغییر و بهینه کردن خواص فیزیکی و شیمیایی پلیمرها، آنها را با یک فاز تقویت¬کننده کامپوز یا ترکیب می¬کنند. بسیاری از خواص ماده در ابعاد نانومتری، متفاوت از خواص آن در ابعاد ماکروسکوپی می¬باشد. به کامپوزیت¬هایی که حداقل یکی از ابعاد فاز پرکننده در آن در مقیاس نانو باشد، نانوکامپوزیت اتلاق می¬گردد. نانولوله¬های کربنی به دلیل خواص منحصر به فرد، از اهمیت ویژه¬ای به عنوان فاز تقویت¬کننده برخوردار هستند. در این پژوهش ابتدا نانوکامپوزیت پلی¬متیل¬متاکریلات - نانولوله¬های چند دیواره کربنی به روش ذوبی در دستگاه اکسترودر دوپیچه همسوگرد در درصدهای وزنی 5/0% ، 1% و 5/1% از نانولوله¬های کربنی ترکیب شده¬اند. سپس قطعات نانوکامپوزیتی به روش قالب¬گیری تزریقی در شرایط دمای تزریق (240، 250، 260 درجه سانتی¬گراد) و فشار نگهداری (60، 80، 100 بار) تولید گردیدند. به منظور مطالعه ساختاری قطعات نانوکامپوزیتی و نحوه پخش و توزیع نانولوله¬های چند دیواره کربنی از میکروسکوپ روبشی الکترونی استفاده گردید. بررسی تصاویر میکروسکوپی حاکی از این بوده که نانولوله¬های کربنی به خوبی در زمینه پلیمر پخش شده¬اند. طراحی آزمایشات با روش فاکتوریل کامل و تاگوچی انجام گردید. تاثیر هر یک از پارامترهای ورودی بر خواص مکانیکی قطعات توسط تست کشش، تست سختی و تست ضربه مورد مطالعه قرار گرفته¬اند. نتایج حاصل از تست سختی نشان می¬دهد که با افزایش غلظت نانولوله¬های کربنی سختی نمونه¬ها به صورت جزئی افزایش یافته و با افزایش فشار نگهداری و دمای تزریق سختی کاهش یافته است. در مورد تست ضربه، با افزایش درصد نانولوله¬های کربنی، فشار نگهداری و دمای تزریق استحکام ضربه¬ای نمونه¬ها افزایش یافته است. در غلظت¬های بالاتر نانولوله¬ها (5/1%)، استحکام ضربه¬ای به صورت جزئی نسبت به نانوکامپوزیت حاوی 1 درصد کاهش یافته است. نتایج تست کشش نشان می¬دهد که با افزایش فشار نگهداری استحکام کششی افزایش می¬یابد. در مورد افزایش دمای تزریق، استحکام کششی ابتدا کاهش، سپس رفتار ثابتی از خود نشان می¬دهد. با افزایش غلظت نانولوله¬ها تا 1%، استحکام کششی افزایش می¬یابد، اما با افزایش غلظت تا 5/1%، استحکام کششی به طور جزئی کاهش یافته است. به عنوان نتیجه کلی، نانوکامپوزیت¬های حاوی 1% نانولوله کربنی، بهترین رفتار مکانیکی را از خود نشان می¬دهد. کلمات کلیدی: نانوکامپوزیت، نانولوله¬های چند دیواره کربنی، پلی¬متیل¬متا اکریلات، قالب¬گیری تزریقی، خواص مکانیکی، تست کشش، تست ضربه، تست سختی