تولید نخ از الیاف نانو در سال های اخیر موردتوجه زیادی قرار گرفته و شیوه های مختلفی برای تولید آن ارائه شده است. در این میان نانوکامپوزیت هایی بر اساس ذرات cnt جایگاه ویژه ای داشته و کاربردهای بالقوه ای در بسیاری از زمینه ها، خصوصاً صنایع دفاعی و امنیتی، صنایع خودروسازی و ... دارند. همچنین تولید الیاف کامپوزیت نانو با کمک نانو ذراتی از قبیل نقره در تحقیقات متعددی بررسی شده است. ولی تاکنون مطالعه ای روی تولید نخ کامپوزیت نانو لیفی به همراه پودر الیاف طبیعی مثل پشم، گزارش نشده است. در این تحقیق، نخ های کامپوزیت از الیاف نانوی نایلون 6 به کمک نانو ذرات الیاف پشم با هدف بهبود خواص هایگروترمال برای این الیاف تولید گردید و ارزیابی روی برخی خواص مکانیکی، فیزیکی و مورفولوژی سطح الیاف و نخ صورت گرفت. جهت تولید نانو ذرات الیاف پشم از روش آسیاب مکانیکی استفاده شد. با استفاده از روش الکتروریسی، نخ های حاوی نانو ذرات الیاف پشم تولید گردیدند و شرایط بهینه برای تولید هر یک از این نخ ها مشخص شد. به منظور بررسی اثر غلظت نانو ذرات بر مورفولوژی و میانگین قطری نانو الیاف الکتروریسی شده، از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. مطالعه ی دقیق تر نانوالیاف حاوی نانو ذرات و نحوه ی قرارگیری نانو ذرات در داخل الیاف و نخ به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) انجام گردید. طیف های مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) نشان دادند که هیچ تغییر ساختار احتمالی بین پلیمر، نانو ذرات و حلال در اثر اختلاط رخ نداده است. به منظور بررسی تأثیر میزان حضور نانو ذرات الیاف پشم در نخ های کامپوزیتی بر روی خاصیت هیدروفیلی نخ ها، جذب رطوبت نخ ها مورد ارزیابی قرار گرفت و مشاهده شد با افزایش غلظت نانو ذرات در نخ های تولیدی، میزان رطوبت بازیافتی افزایش می یابد. از آنجایی که این عامل مستقیماً بر خواص مکانیکی نخ های کامپوزیتی اثرگذار می باشد، خواص مکانیکی نخ های تولید شده از قبیل استحکام تا حد پارگی، ازدیاد طول تا حد پارگی، کار تا حد پارگی و مدول الاستیسیته قبل و بعد از قرارگرفتن در شرایط استاندارد بررسی شده و با یکدیگر مقایسه گردیدند.

در این پژوهش بهبود چسبندگی فصل مشترک کامپوزیت های اپوکسی/الیاف پلی اتیلن (uhmwpe) توسط پیوندزنی مونومرگلیسیدیل متاکریلات(gma) بر سطح الیاف تقویت کننده مورد بررسی قرار گرفته است. در انجام فرآیند پیوندزنی، از روش طراحی آزمایش برای تعیین برنامه آزمایش ها استفاده شده و دو عامل غلظت مونومر و زمان واکنش به عنوان متغیرهای مورد بررسی انتخاب شدند. پس از انجام فرآیند پیوندزنی در شرایط مختلف غلظت و زمان، نتایج بدست آمده از میزان درصد پیوندزنی gma بر سطح الیاف توسط نرم افزار مینی تب (minitab) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. سپس، آزمون atr-ir نیز به منظور شناسایی پیوند gma بر زنجیر پلی اتیلن و تایید پیوندزنی انجام شده است. پس از آن، به منظور اندازگیری تغییرات چسبندگی فصل مشترک در اثر اصلاح سطح ایجاد شده، آزمون بیرون کشیدن لیف از قطره (pull-out) بر روی نمونه های الیاف اصلاح شده و اصلاح نشده (شاهد) انجام گرفته است. همچنین به منظور بررسی اثر فرآیند اصلاح سطح انجام شده بر خواص مکانیکی کامپوزیت ها، نمونه های کامپوزیتی اپوکسی/الیاف uhmwpe با آرایش یافتگی تک جهته الیاف تهیه شده و آزمون های کشش و خمش بر روی آن ها انجام شد. در پایان سطوح شکست کششی نمونه های کامپوزیتی توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که در فرآیند پیوندزنی، عوامل غلظت مونومر و زمان واکنش هردو اثر گذارند و با افزایش آن ها درصد پیوندزنی مونومر بر سطح الیاف افزایش می یابد. اما، اثر غلظت مونومر بر درصد پیوندزنی به وضوح بیشتر از اثر زمان واکنش است. ضمنا رابطه کمی درصد پیوندزنی با عوامل غلظت مونومر و زمان واکنش با استفاده از نرم افزار بدست آمد. در آزمون بیرون کشیدن لیف از قطره، استحکام برشی فصل مشترک (ifss) اپوکسی و الیاف پلی اتیلن در اثر فرآیند اصلاح سطح افزایش یافته است. به این ترتیب که استحکام برشی فصل مشترک اپوکسی و الیاف 11%، 25% و 40% پیوند خورده با گلیسیدیل متاکریلات، به ترتیب 126%، 195% و 220% برابر اپوکسی/الیاف شاهد است. نتایج آزمون های مکانیکی نیز نشان داد که در نمونه های ساخته شده با الیاف 11%، استحکام کششی و کار انجام شده تا شکست به ترتیب 10% و 36% نسبت به نمونه های با الیاف شاهد افزایش یافته است. در آزمون خمش نیز، استحکام و مدول خمشی نمونه های کامپوزیتی تغییر چندانی نسبت به نمونه های با الیاف شاهد نداشته است. ضمنا، مشاهده ماکروسکوپی و میکروسکوپی سطوح شکست نمونه های آزمون کشش و خمش نشان می دهد که رفتار شکست کامپوزیت ها با افزایش بیش از حد درصد پیوندزنی به سمت شکست ترد متمایل می گردد.

امروزه در صنایع هواپیماسازی و اتومبیل سازی به صورت گسترده از کامپوزیت های الیاف کوتاه با ساختار رندم استفاده می شود. لذا تحلیل کامپوزیت های با الیاف کوتاه و ساختار رندم به علت آن که روز به روز بر کادبردهای آنها افزوده می شود بسیار با اهمیت است. در این پایان نامه روشی برای تحلیل المان محدود کامپوزیت های الیاف کوتاه و پیش بینی مدول الاستیسیته کامپوزیت با استفاده از تکنیک ها ی پردازش تصویر ارائه شده است. در این روش از تکنیک های پردازش تصویر جهت بهبود تصاویر کامپوزیت استفاده شده است. پس از انجام این تکنیک ها بر روی تصویر عکس برداری شده از سطح کامپوزیت، تصویر حاصل به روشی شبکه بندی می شود تا ریزساختارهای کامپوزیت که در واقع محل دقیق الیاف و شکل آنها می باشد حفظ شود و برای انجام تحلیل المان محدود آماده گردد. سپس تحلیل المان محدود بر روی شبکه بندی پیاده سازی می شود. بر اساس مقایسه ی نتایج این روش با آزمایشات تجربی می توان ادعا کرد که این روش می تواند به خوبی مدول الاستیسیته کامپوزیت پیش بینی نماید.در تحقیق پیش رو از اطلاعات ریزساختارهای الیاف به طور مستقیم، از جمله آرایش یافتگی، در روش المان محدود جهت مدل سازی استفاده شده است.

ظرفیت جذب انرژی یکی از مهمترین گزینه ها در انتخاب مواد برای بسیاری از کاربردهای مهندسی مانند قطعات ضربه گیر در اتومبیل ها، کلاه های ایمنی مورد استفاده در دوچرخه و موتور سواری، محوطه های ساختمان سازی و نیز بسته بندی برای کالاهای شکننده، می باشد. مواد مورد استفاده در جاذب های انرژی باید تغییر شکل پلاستیک را به عنوان مکانیزم اصلی جذب انرژی بکار گیرند، ضمن اینکه سبکی وزن در این مواد بسیار مورد توجه می باشد. علیرغم استفاده از کامپوزیت های تقویت شده با منسوج های دوبعدی (چندلایی ها) در یک دوره طولانی، استفاده از آنها در بسیاری ازکاربردهای ساختمانی محدود شده است که این محدودیت ها ناشی از مشکلات تولیدی مانند زمان و هزینه بالای لایه چینی دستی و ویژگی های ضعیف مکانیکی از جمله آویزش ضعیف لایه های پیش آغشته و عدم رسیدن به شکل های پیچیده در قالب گیری است. از مشکلات مکانیکی مهم دیگر چند لایی ها، مقاوت پایین آنها به ورقه ورقه شدن می باشد. در تلاشی گسترده برای غلبه بر بسیاری از این مشکلات در طول چند دهه گذشته توجه زیادی به کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با سازه های لیفی سه بعدی شده است چراکه هزینه تولید این کامپوزیت ها نسبت به چند لایی ها پایین تر و مقاومت درون ضخامت بهتری را ارایه می کنند. بیشترین توجه به فرایندهای نساجی از قبیل بافندگی تاری پودی، بریدینگ، بخیه زنی و بافندگی حلقوی برای تولید این کامپوزیت ها شده است. در میان این فرایندها، بافندگی حلقوی به موجب قابلیت تولید سریع اجزا و همچنین قابلیت دستیابی به شکل های پیچیده در قالب گیری به دلیل مقاومت پایین آنها در برابر تغییر شکل و ساختار سلولی یکی از مناسب ترین فرآیندها می باشد. برای نیل به این مقصود، دو ساختار حلقوی پودی یکروسیلندر ساده و دوروسیلندر ریب با تراکم های سطحی متفاوت از نخ نایلون مولتی فیلامنت تکسچره شده 150 دنیری بر روی ماشین های گردباف بافته شد. سپس پارچه ها با استفاده از فرایند گرما شکل دهی در آون با دمای 180 درجه سانتیگراد و مدت زمان 5 دقیقه به کمک استفاده از قالبهای خاص سه بعدی شدند. برجستگی های سه بعدی روی پارچه ها به دو شکل هندسی مخروطی سرصاف و نیمکره ای با دو تراکم کم و زیاد ایجاد شدند. پارچه های سه بعدی شده به وسیله رزین اپکسی پوشش داده شده و برای رسیدن به یک جاذب انرژی ایده آل در یک بستر پلیمری از فوم پی وی سی قرار گرفتند. برای قرار گیری پارچه ها در بستر پلیمری، قالبی با ابعاداستاندارد تهیه گردید. پارچه سه بعدی در میان آن قرار گرفت و سپس فوم پی وی سی به اندازه یکسان در دو طرف پارچه درون قالب ریخته شد و در آون به مدت زمان و حرارت مناسب قرار داده شد. نمونه ها بر مبنای روش طراحی آزمایش تاگوچی l8 آماده گردید و مورد آزمایشات شبه استاتیک کشش و فشار و آزمایش دینامیکی ضربه وزنه ثقلی و پاندولی قرار گرفتند. نتایج حاصل به کمک نرم افزارmini tab مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و نمونه بهینه مشخص گردید. نتایج حاصله نشان می دهد که نمونه تقویت شده بوسیله پارچه دورو سیلندر ریب با تراکم سطحی بالا و ساختار اشکال هندسی مخروطی سر صاف با تراکم سطحی بالا در آزمون استحکام کششی و فشار بالاترین مقاومت را از خود نشان داد. همچنین در آزمون ضربه وزنه ثقلی و پاندولی نمونه با همان شرایط ذکر شده اما با برجستگی های نیمکره ای، نمونه بهینه شناخته شد. سپس به کمک نرم افزار spss نمونه بهینه با نمونه پی وی سی بدون پارچه مورد تحلیل آماری قرار گرفت که نتایج حاکی از معنی دار بودن تفاوت مابین ویژگی های بررسی شده دراستفاده از پارچه حلقوی برای تقویت فوم پی وی سی می باشد.

پارچه های پلی استری پوشش داده شده با پلی وینیل کلراید(pvc)، متداول ترین ماده در ساخت سازه های پارچه ای به شمار می روند. از میان خصوصیات مختلف این پارچه ها که عمدتاً به عنوان سقف ها و سایبان ها مورد استفاده قرار می گیرند، مقاومت در برابر عوامل جوی،که موجب کثیف شدن و تخریب سطح می شوند، مهمترین خصوصیتی است که زیبایی بلند مدت سازه را تضمین می کند. به نظر می رسد ایجاد اثر خودتمیزشوندگی بر روی pvc، روشی موثر جهت بهبود کارایی این پارچه ها باشد. به همین دلیل ترکیبی از ماده ای با انرژی سطحی کم و نانو ذرات مورد استفاده قرار گرفت تا ناهمواری های موثری بر روی سطحpvc ایجاد شود و با کاهش سطح تماس، موجب کاهش چسبندگی ذرات آلودگی و قطرات آب به سطح گردد. در انجام آزمایش ها ابتدا پلاستی سول هایی حاوی pvc و درصدهای مختلف از مواد افزودنی آماده و بر روی پارچه پلی استری پوشش داده شدند. سپس خواص مکانیکی پارچه های پوشش داده شده مورد بررسی قرار گرفت و نمونه ای که دارای خواص بهینه بود به عنوان پارچه زمینه، جهت انجام ادامه ی آزمایش ها انتخاب گردید. در مرحله دوم، دیسپرسیون هایی حاوی درصدهای مختلفی از نانو ذرات دی اکسیدتیتانیوم و نانو ذرات اکسید روی در پرفلوئوروآلکیل آکریلات آماده شده و به عنوان پوشش رویه بر روی پارچه منتخب مرحله قبل، اسپری شدند. پس از انجام عملیات خشک- پخت، میزان تاثیر تکمیل های انجام شده بر روی نمونه-های پوشش داده شده، توسط اندازه گیری زاویه تماس، زاویه سرش و آزمایش آبگریزی 3m بررسی گردید. در ادامه، خاصیت خودتمیزشوندگی نمونه ها به طور کمی مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس بهبود چسبندگی پوشش رویه به کالا، توسط عملیات uv-ozone و همچنین تاثیر شرایط مختلف بر روی اصلاح سطحی نمونه ها توسط طیف سنجی atr-ftir و آزمایش ثبات سایشی در دستگاه مارتیندل بررسی شد. در نهایت نمونه ها جهت بررسی میزان مقاومت نسبت به عوامل جوی، مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد، ترکیب بهینه از پوشش رویه حاوی پرفلوئوروآلکیل آکریلات می تواند خواص آبگریزی pvc را افزایش دهد. علاوه بر این، وجود نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم به میزان 3% در دیسپرسیون، سطحی فوق آبگریز با زاویه تماس بالا(°150) و زاویه سرش بسیار کم(°2) بر روی pvc ایجاد نمود. فوق آبگریزی که به دلیل انرژی سطحی کم پوشش رویه و ناهمواری های دو مقیاسی ایجاد شده توسط نانو ذرات، رخ داده بود، منجر به اثر خودتمیزشوندگی گردید. به طوریکه میزان تمیزشوندگی سطح توسط قطره آب، به میزان 3 برابر افزایش یافت. ثبات سایشی پوشش رویه نیز توسط روش اکسیداسیون سطحی از طریق عملیات سطحی uv-ozone بهبود یافت. آنالیز atr-ftir نشان داد، بوجود آمدن گروه های عاملی اکسیژن دار(نظیرc-o،c=o وo=c-o)، ترشوندگی pvc و چسبندگی پوشش رویه به سطح آن را افزایش می دهند. به طوریکه با افزایش زمان عملیات به تعداد گروه های عاملی اکسیژن دار افزوده می گردد. بدین ترتیب سطحی فوق آبگریز و خود تمیزشونده حاصل شد که علاوه بر مقاومت در برابر عوامل جوی نظیر اشعه ماوراء بنفش خورشید و باران، از ثبات شستشویی و سایشی مطلوبی برخوردار بود.

sic یا سیلیسیم کاربید یکی از ترکیبات دارای سختی و مدول بالا و دارای اهمیت در زمینه کامپوزیت و نیز الکترونیک می باشد. نانوویسکرهای sic از جدیدترین محصولات این ماده است که تولید آن به سال های اخیر باز می گردد و هنوز کاربردی از آن در پلیمرها منتشر نشده است. با توجه به نسبت ابعادی بیشتر نانوویسکرها نسبت به نانوذرات، در این پژوهش با استفاده از رزین اپوکسی و پراکنش پرکننده سیلیسیم کاربید در سه نوع میکروذره، نانوذره و نانوویسکر توسط دستگاه مافوق صوت، کامپوزیت هایی در نسبت های 5/0، 1، 2 و 4 درصد وزنی تهیه شد و تاثیر اندازه ذرات از میکروذره به نانوذره و نیز نسبت ابعادی از نانوذره به نانوویسکر بر خواص مختلف فیزیکی و مکانیکی توسط آزمون های کشش، خمش، سایش، سختی، dsc، ft-ir، xrd و sem مورد بررسی قرار گرفت. پس از بررسی، این نتایج حاصل آمد که با انجام مافوق صوت، خواص مکانیکی حدود 5 درصد افزایش می یابد، با افزودن میکروذرات، بیشترین خواص در نسبت وزنی 1 درصد حاصل شد که شامل 15 درصد افزایش مدول کششی و خمشی و حدود 25 درصد افزایش استحکام کششی و خمشی بود. با افزودن بیشتر ذرات، کاهش خواص مکانیکی حاصل شد. در نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات نیز به دلیل ابعاد کوچک تر ذرات و سطح مخصوص بیشتر، بالاترین خواص مکانیکی در نسبت وزنی 1 درصد با افزایش 17 درصدی مدول و 27 درصدی استحکام حاصل شد و پس از آن کاهش خواص رخ داد. در کامپوزیت های حاوی نانوویسکر، بیشترین خواص کششی و خمشی در نسبت وزنی 2 درصد با افزایش حدود 35 درصدی مدول و استحکام حاصل شد و در نسبت وزنی 4 درصد، دوباره کاهش خواص رخ داد. دلیل افزایش بیشتر خواص با افزودن نانوویسکر نسبت به نانوذرات، نسبت ابعادی بیشتر آن است که موجب تحمل تنش بیشتر می گردد. هم چنین نتایج حاصل از آزمون سایش، بهبود خواص سایشی و اصطکاکی را با افزودن ذرات sic به رزین اپوکسی نشان می دهد، به طوری که کامپوزیت حاوی نانوذرات بهترین خواص سایشی را داشته و رزین شاهد کمترین خواص را نشان داد. دلیل خواص سایشی بهتر نانوذرات نسبت به نانوویسکر، شکل کروی آن و افزایش لغزندگی میان دو سطح است. نتایج حاصل از آزمون سختی و حرارتی تغییر چندانی در سختی و نیز دمای انتقال شیشه ای رزین با افزودن پرکننده نشان نداد.

کامپوزیت های الیاف کوتاه به دلیل آسانی پروسه تولید و پایین تر بودن هزینه ی ساخت، یکی از پرکاربردترین انواع کامپوزیت ها می باشند.از سویی دیگر ماهیت فرآیندهایی که برای تولید این نوع کامپوزیت ها به کار گرفته می شود،به عنوان مثال روش قالبگیری تزریقی، به گونه ای است که باعث ایجاد حالت راندم در مقادیر طول الیاف و آرایش یافتگی آن ها می شود. به این ترتیب بر خلاف کامپوزیت های الیاف بلند، در این نوع از کامپوزیت ها، طول و آرایش یافتگی الیاف حالت یکنواخت نداشته و لذا به منظور محاسبه ی خواص مکانیکی این مواد، لازم است توزیع مقادیر طول و زاویه الیاف با جهت بارگذاری در نظر گرفته شود. در کنار عوامل ذکر شده، وجود اثر انتها در کامپوزیت های الیاف کوتاه سبب ایجاد ضرورت برای یافتن مدلی متفاوت با تئوری های کامپوزیت های الیاف بلند، جهت محاسبه ی خواص مکانیکی این مواد می شود. به این منظور تا کنون تحقیقات زیادی صورت گرفته است که از آن جمله می توان به بکار گیری روش المان محدود و یا تصحیح معادله ی اختلاط از طریق ضرب فاکتورهای اعمال کننده ی تاثیر توزیع طولی و توزیع آرایش یافتگی، اشاره نمود. با توجه به فرضیات محدود کننده ی روش های موجود و نیز به منظور افزایش دقت پیش بینی در برخی از آن ها، در این تحقیق هدف بررسی قابلیت روش شبکه عصبی به منظور پیش بینی سفتی کامپوزیت های الیاف کوتاه می باشد . مزیت اصلی این روش نسبت به سایر روش ها عدم وجود هر نوع پیش فرض محدود کننده و نیز قابلیت این روش جهت تعیین موثرترین پارامتر بر روی میزان سفتی می باشد. لذا به منظور جمع آوری داده جهت آموزش و تست شبکه عصبی، در این تحقیق ابتدا نمونه های کامپوزیت الیاف کوتاه پلی پروپیلن و شیشه ساخته شد، سپس توزیع طولی وتوزیع آرایش یافتگی الیاف در این کامپوزیت ها به کمک آنالیز تصویر اندازه گیری شد، بعد از آن اندازه گیری مدول الاستیسیته ی طولی کامپوزیت ها انجام شد و در مرحله ی بعد ساختارهای مختلف شبکه عصبی توسط داده های جمع آوری شده آموزش و تست شد و بهترین ساختار شبکه عصبی تعیین گردید. به منظور ارزیابی قابلیت پیش بینی مدول الاستیک طولی کامپوزیت های الیاف کوتاه توسط مدل های مختلف و مدل بدست آمده از شبکه عصبی، چهار مدل میکرومکانیکی به داده های جمع آوری شده اعمال شد و از طریق مقایسه ی مقادیر محاسبه شده ی مدول توسط این مدل ها و نتایج تجربی، تمامی این مدل ها مورد ارزیابی قرار گرفتند. پس از طی مراحل گفته شده، نتایج بدست آمده توسط خطای مورد سنجش قرار گرفت و مشخص شد که بر اساس نتایج بدست آمده در این تحقیق، مدل (paper physics approach) ppa با مقدار خطای 7206/0 بالاترین دقت را در پیش بینی نشان می دهد و پس از آن به ترتیب مدل (laminate analogy approach) laa با مقدار خطای 0673/1 و با اختلاف کمی مدل بدست آمده به روش شبکه عصبی با مقدار خطای 1331/1 قرار دارد. قاعده ی سرانگشتی و مدل کاکس-کرنچل به ترتیب با مقدار خطای 2643/1 و 4230/1 در اولویت های بعدی قرار دارند. به این ترتیب بر اساس نتایج بدست آمده در این تحقیق، بهترین مدل به منظور محاسبه ی مدول الاستیک طولی کامپوزیت های الیااف کوتاه، مدل ppa است که بر اساس مقدار خطای آن بهتر از سایر مدل ها عمل می کند. هم چنین نتایج نشان می دهدکه قاعده ی سرانگشتی به ازای مقادیر پایین درصد تقویت کننده (کسر وزنی 10% و 20%) یک روش آسان به منظور محاسبه ی مدول طولی کامپوزیت های الیاف کوتاه می باشد. علاوه بر این مدل بدست آمده به روش شبکه عصبی، قابلیت این روش جهت پیش بینی مدول الاستیک طولی کامپوزیت های الیاف کوتاه را به اثبات می رساند. کلمات کلیدی: کامپوزیت های الیاف کوتاه، توزیع طولی الیاف، توزیع آرایش یافتگی الیاف، شبکه عصبی

توجه به ساختارهای نانولیفی در طی سالهای گذشته رو به افزایش بوده است. بخاطر ویژگی های خارق العاده ای مانند تخلخل بسیار بالا، سطح ویژه بسیار زیاد و فعالیت پذیری مطلوب که این ساختارها دارند در کاربردهای متنوعی مانند تصفیه و جداسازی، مواد پیشرفته، کاتالیزورها، مهندسی بافت و دارو رسانی بکار گرفته می شوند. مناسب بودن ساختار نانولیفی برای هر کاربرد خاص به شدت وابسته به ویژگی های ساختاری آن است. منافـذ شکل گرفته بین نانوالیاف، مورفـولوژی نانوالیاف و قابلیت گذردهی از جمله مهمترین خواص سازه های نانولیفی است که عملکرد سازه را مشخص می کند. در این رساله قابلیت گذردهی هوا در لایه نانوالیاف پلی اکریلونیتریل الکتروریسی شده از طریـق بررسی منافذ مورد مطالعه نظری و تجربی قرار گرفت. برای این منظور نانوالیاف پلی اکریلونیتریل در شرایط مختلف فرایند و محلول الکتروریسی شد. جمع آوری نانوالیاف الکتروریسی شده بر روی قاب های کاغذی و همچنین ورق آلومینیوم به ترتیب نمونه های مناسب برای سنجش عبوردهی هوا و تصویر برداری با میکروسکوپ الکترونی روبشی را فراهم نمود. به کمک پردازش تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، مشخصات ساختاری لایه های نانوالیاف شامل قطر و توزیع اندازه قطرنانوالیاف، تعداد منافذ، سطح کلی منافذ و توزیع اندازه منافذ تعیین گردید. در ادامه تاثیر عوامل محلول و فرایند بر مشخصات ساختاری لایه های نانوالیاف و همچنین میزان عبوردهی هوای آنها ارزیابی شد تا درک جامع تری از ارتباط بین هندسه ساختار و خواص عبوردهی آن پدید آید. در بخش مطالعه نظری نیز دو مدل هندسی بر پایه احتمال هندسی و فرایند پواسون در فضای دو بعدی (صفحه) برای ارزیابی اندازه منافذ شکل گرفته بین نانوالیاف ارائه و تحلیل شد. نتایج پیش بینی هر دو مدل برای میانگین اندازه شعاع منافذ شکل گرفته بین نانوالیاف با نتایج حاصل از پردازش تصویر و اندازه گیری دستگاهی مقایسه شد. نهایتاً مدل های آماری مجزا برای پیش بینی میزان عبوردهی هوا از روی ویژگی های ساختاری لایه نانوالیاف مستخرج از پردازش تصویر و همچنین از روی مشخصات فرایند الکتروریسی ارائه شد. هر دو مدل بخوبی عبوردهی هوا را برای لایه های نانوالیاف الکتروریسی شده در محدوده عوامل مورد بررسی، تبیین می کنند. اهمیت مدل اول در توانمندی این مدل برای تعیین میزان عبوردهی هوای لایه های نانوالیاف پلی اکریلونیتریل الکتروریسی شده با استفاده از تصویر میکروسکوپ الکترونی و بدون نیاز به انجام آزمایش گذردهی هوا که تهیه نمونه مناسب از لایه های نانومقیاس برای این آزمایش مشکل و پردردسر می باشد، است. اهمیت مدل دوم در توانمندی این مدل برای مهندسی ساختارهای نانولیفی با میزان عبوردهی هوای مشخص است.

امروزه نیاز به مواد با استحکام و سختی بالا و نیز وزن وهزینه پایین در صنایع مختلف مانند صنایع هوایی، خودروسازی، عمران وغیره افزایش یافته است. ازآنجایی که هیچ ماده تک جزئی قادر به برطرف نمودن تمامی نیازها به طور همزمان نیست، استفاده از کامپوزیت ها گسترش یافته است. کامپوزیت ها (مواد چند سازه ای) دسته ای از مواد پیشرفته هستند که در آن ها از ترکیب مواد ساده به منظور ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفاده شده است. کامپوزیت از دو قسمت اصلی به نام ماتریس و تقویت کننده تشکیل شده است. ماتریس با احاطه کردن تقویت کننده، آن را در محل نسبی خودش نگه می دارد. تقویت کننده که موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار می گردد، می تواند به صورت الیاف کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد. در این تحقیق کامپوزیت ترموپلاست پلی پروپیلن همراه با الیاف تقویت کننده شیشه تولید شد. ابتدا با بهینه سازی شرایط بافت، پارچه های حلقوی پودی از نخ های پلی پروپیلن با ساختارهای متفاوت ریب1x1، ریب2x2 و فول کاردیگن بر روی ماشین تخت باف بافته شد. جهت تقویت بافت های مذکور، الیاف شیشه بصورت پود در ساختار پارچه قرار داده شد. سپس نمونه ها با بهینه سازی عوامل مختلف نظیر دما، فشار، زمان پیش گرم و زمان اعمال فشار، طی فرایند پرس داغ به کامپوزیت تبدیل شدند. پس از تعیین ساختار بافت بهینه، به منظور افزایش ثبات ابعادی کامپوزیت مورد نظر، با افزودن گرانول پلی پروپیلن دو ترکیب وزنی متفاوت از ماتریس و الیاف شیشه در کامپوزیت ایجاد شد. برای بررسی اثر تغییر ترکیب وزنی کامپوزیت ها، آزمایشات اولیه کشش و ضربه انجام شد. در مرحله سوم برای بهبود یکنواختی و خواص ماتریس از نانوذرات سیلیس استفاده شد. نانوذرات سیلیس با درصدهای مختلف وزنی به کامپوزیت دارای بافت بهینه، افزوده شد. برای بررسی همزمان اثر ماده ماتریس و نانوذرات سیلیس، کامپوزیتی با 5/4 درصد نانوذرات سیلیس و 60 درصد ماده ماتریس نیز تولید شد. در مرحله آخر، نمونه های موردنظر با زاویه 0 و 90 درجه روی هم قرار داده شدند تا اثر متعادل نمودن کامپوزیت بررسی شود. در میان سه بافت تولید شده در این تحقیق، بافت فول کاردیگن بدلیل ایجاد نسبت وزنی 5/68 درصد برای تقویت کننده و همچنین ایجاد ماتریسی با توزیع یکنواخت و ضخامت مناسب به عنوان بافت بهینه انتخاب شد. کامپوزیت تولید شده با بافت بهینه، همراه با افزودن گرانول های پلی پروپیلن، نانو ذرات سیلیس و نیز متعادل سازی مورد بررسی بیشتر قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزودن گرانول های پلی پروپیلن ضمن افزایش ثبات ابعادی کامپوزیت و یکنواختی ماتریس، خواص کششی را تضعیف نموده و خواص ضربه پذیری را بهبود بخشیده است. افزودن نانوذرات سیلیس بدلیل بالا بردن سختی و یکنواختی ماتریس، خواص کششی و خواص ضربه پذیری را بهبود بخشید. همچنین متعادل سازی کامپوزیت خواص کششی را کاهش و خواص ضربه پذیری را افزایش داده است.

امروزه از ترموپلاستیک های تقویت شده با الیاف کوتاه به عنوان مواد ساختاری، به صورت گسترده ای استفاده می شود زیرا این مواد نه تنها سبب بهبود خواص مکانیکی می شوند، بلکه تولید آنها نیز با استفاده از فرآیندهای اکستروژن و قالب گیری تزریقی به سرعت انجام می شود. طی فرآوری ترموپلاستیک های الیاف کوتاه، معمولاً شکست لیف اتفاق می افتد و در نتیجه توزیع طولی الیاف در محصول نهایی دیده می-شود. طول الیاف توسط پارامترهایی نظیر کسرحجمی الیاف و شرایط فرآوری تعیین می شود. خواص مکانیکی مثل استحکام، مدول الاستیک و چقرمگی شکست ترموپلاستیک های تقویت شده با الیاف کوتاه، به شدت تحت تأثیر توزیع طول الیاف هستند. در این تحقیق، رابطه ی میان پارامترهای طولی الیاف و خواص رئولوژیکی و مکانیکی کالای نهایی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا تحقیق دارای سه بخش کلی است: 1) طول میانگین و فاکتور توزیع طول الیاف برای نمونه ها استخراج شده است. 2) خواص رئولوژیکی کامپوزیت برای نمونه های دارای طول و کسرحجمی مختلف الیاف اندازه گیری شده است. 3) خواص مکانیکی قطعات قالب گیری شده مورد بررسی قرار گرفته است. مطابق نتایج حاصل از آزمون رئولوژیکی، نمونه های مورد بررسی در دسته ی سیالات ویسکو- پلاستیک قرار دارند. مدل هرشل- بالکلی مناسب ترین مدل برای توصیف رفتار جریان نمونه ها می باشد و دارای سه متغیر تنش اولیه، ضریب تناسب و شاخص غیرنیوتنی بودن است. اگرچه تغییر توزیع طول الیاف منجر به تغییر مدل رئولوژی که رفتار سیال را تعریف می کند نشده است، اما پارامترهای این مدل را تغییر می-دهد؛ به این صورت که ضریب تناسب k و تنش اولیه ?0 دارای رابطه ی مستقیم با فاکتور توزیع طول الیاف هستند، در حالیکه شاخص غیرنیوتنی بودن، n، با فاکتور توزیع طول الیاف رابطه ی عکس دارد. در تمامی نمونه ها با افزایش کسر حجمی الیاف، تنش و گرانروی مذاب افزایش یافته است. به علاوه، با کاهش فاکتور توزیع طول الیاف، گرانروی و تنش به مقدار قابل توجهی کاهش یافته اند. این کاهش در مقایسه با کاهش گرانروی و تنش در اثر کاهش کسرحجمی الیاف بسیار چشم گیرتر بوده و نشان می دهد که طول الیاف پارامتری تاثیرگذارتر از کسرحجمی الیاف در رفتار رئولوژیکی کامپوزیت می باشد. نتایج حاصل از آزمایش های کشش و خمش نشان دادند که افزایش فاکتور توزیع طول الیاف، هر دو عامل استحکام و ازدیاد طول تا شکست کامپوزیت را افزایش می دهد. به علاوه، مدول کامپوزیت با افزایش فاکتور توزیع طول الیاف افزایش می یابد. لازم به ذکر است که تغییرات خواص مکانیکی در اثر تغییر کسرحجمی پرکننده واضح تر از تاثیر طول الیاف می باشد. مقایسه ی نتایج حاصل از آزمایش کشش و خمش نشان می دهد که استحکام خمشی نسبت به استحکام کششی، وابستگی کمتری به طول الیاف دارد؛ ضمنا مقادیر مدول، استحکام و ازدیاد طول تا شکست خمشی کامپوزیت بزرگ تر از مقادیر کششی آن ها بوده و گستره ی تغییرات بزرگ تری نیز دارند.

موادی مانند آلی رس ها عمل کندکنندگی شعله را در فاز جامد و یا همان فازی که حرارت کافت در حال انجام است، اعمال می نمایند. لذا با اصلاح آلی رس و الحاق ترکیباتی که بتوانند در فاز گاز، عمل کندکنندگی شعله را ایفا نمایند، می توان به ترکیب جدیدی دست یافت که توأمان در دو فاز عمل کرده و از توانایی بالاتری جهت افزایش کندکنندگی شعله برخوردار می باشد. فسفات های آلی، ترکیباتی هستند که در فاز جامد و فاز گاز عمل کندکنندگی شعله را انجام می دهند. در این تحقیق تلاش گردید تا به کمک دستگاه پلاسمای سرد فرکانس رادیویی ، اصلاح cloisite 20a و الحاق اتیلن گلیکول متاکریلات فسفات که یک فسفات-آلی می باشد به این آلی رس، انجام شود. سپس توسط عملیات مذاب و با به کارگیری یک میکرواکسترودر ، آلی رس اصلاح شده به پلی پروپیلن اضافه گردید. به این ترتیب نمونه های نانوکامپوزیتی مختلفی روزنرانی گردید که از نقطه نظر شرایط موادی و همچنین شرایط تولید بایکدیگر متفاوت بودند. در نهایت ساختار و خواص محصول نهایی توسطul 94, loi, viscosity, resistivity, tga, xrd, icp, ftir, tem, sem و cone calorimeter مورد ارزیابی قرارگرفت. نتایج نشان دادند که نمونه های نانوکامپوزیتی حاوی cloisite 20a اصلاح شده با اتیلن گلیکول متاکریلات فسفات در مقایسه با دیگر نمونه ها (پلیمر اولیه و همچنین نانوکامپوزیت pp/cloisite 20a) توانسته اند مقاومت در برابر آتش و حرارت را افزایش دهند. همچنین مشخص گردید cloisite 20a اصلاح شده در محیط پلاسما، فرم لایه لایه شده را در نانوکامپوزیت pp/cloisite 20a ایجاد می نماید. از نقطه نظر هدایت الکتریکی نیز مشخص گردید که نمونه های با شاخص توزیع بالاتر مقاومت ویژه سطحی پایین تری را نشان می دهند. از نقطه نظر رئولوژی نیز تمامی نمونه ها تیکسوتروپیزم تشخیص داده شدند. تعیین منحنی جریان مذاب، جذب رنگ الیاف، خاصیت ضد باکتری خواص مکانیکی و مکانیکی دینامیکی الیاف نانوکامپوزیتی قابل توجه بوده که می تواند در راستای تکمیل این تحقیق مورد بررسی قرارگیرد. نوآوری های این تحقیق عبارتند از: (الف) به کارگیری روش پلیمریزه شدن- پیوند خوردن پلاسمایی جهت اصلاح شیمیایی cloisite 20a، (ب) تولید یک کندکننده شعله جدید با ساختار cloisite 20a-graft-poly(egmap) ، (ج) تولید الیاف نانوکامپوزیتی با خاصیت کندکنندگی شعله حاوی کندکننده بالا.

امروزه به دلیل تولید روزافزون پلی استر و استفاده وسیع آن، تخریب pet مخصوصا تخریب هیدرولیزی از اهمیت زیادی برخوردار است. این امر به دلیل حساسیت زیاد گروههای استری موجود در pet به هیدرولیز در مجاورت رطوبت میباشد. از آنجا که تا کنون اثر دما و رطوبت و تفکیک اثر این دو، و همچنین اثر زمان روی تخریب چیپس، نخ نیمه آرایش یافته و نخ کاملا کشیده شده پلی استر و اثر آرایش یافتگی زنجیرهای مولکولی و کریستالینیتی روی تخریب بررسی نشده است هدف اصلی تدوین رساله مزبور میباشد. در این پروژه روشن ساختن عوامل مهم در تخریب pet قبل از فرایند خشک کردن pet و از دست دادن وزن و خواص مکانیکی مواد نساجی در طول شستشو هدف میباشد.

ابرجاذب ها، شبکه های پلیمری آبدوست هستند که مقادیر فوق العاده زیاد آب و محلول های آبی را جذب و در خود حفظ می کنند. هر ذره آنها پس از جذب آب و تورم، ضمن دارا بودن قوام مکانیکی، شکل هندسی کلی اولیه خود را حفظ می کند. هیدروژل ها به دو روش شیمیایی و پرتودهی سنتز می شوند. روش سنتز شیمیایی شامل روش های پلیمر شدن محلولی و تعلیقی وارون است. روش دیگر، روش سنتز پرتودهی است که توسط تابش انجام می شود که در این روش، پرتودهی باعث ایجاد ساختار شبکه ای در ابرجاذب می گردد. از مهمترین خواص کاربردی قابل اندازه گیری ابرجاذب ها، ظرفیت جذب، سرعت جذب و تغییر میزان جذب هیدروژل در شرایط مختلف محیط است. زمینه های رایج و بالقوه مصرف هیدروژل ها شامل مصارف پزشکی، بهداشتی (به طور عمده پوشک و نواربهداشتی)، کشاورزی و تولید منسوجاتی با قابلیت های وسیع است. در هر یک از این قلمروها، پژوهش های زیادی انجام می شود تا به فراورده های جدید با خواص بهینه دست یابند. در این پژوهش روش سنتز یک هیدروژل ابرجاذب متشکل از پلیمر بستر آلجینات و مونومر (2-(دی متیل آمینو) اتیل متاکریلات) با استفاده از پرتوگاما تحت اثر متغیرهای غلظت پلی ساکارید آلجینات، غلظت مونور (2-(دی متیل آمینو) اتیل متاکریلات) و دز اشعه گاما بررسی شد که برای بهینه سازی آزمایش ها از روش های آماری 2k و ccd استفاده شد. برای تعیین متغیرهای ساختاری مانند درصد پیوندزنی مونومر (2-(دی متیل آمینو)اتیل متاکریلات)، از روش تجزیه عنصری بهره گرفته شد و درصد آن حدود 30% به دست آمد. با استفاده از دستگاه دانسیتومتر پلیمر 32/1 محاسبه و در نهایت چگالی شبکه بندی پلیمر 0/001(gr/cm3) تعیین گردید. سپس خواص کاربردی قابل اندازه گیری ابرجاذب ها، مانند ظرفیت جذب، سرعت جذب و تغییر میزان جذب هیدروژل در شرایط مختلف محیط (مانند غلظت های مختلف از محیط های یونی و phهای مختلف) اندازه گیری شد. جذب نمونه بهینه 235gr/gr به دست آمد و هیدروژل سنتز شده نسبت به محیط های یونی و محیط های با ph مختلف ) اندازه گیری شد. جذب نمونه بهینه 235gr/gr به دست آمد و هیدروژل سنتز شده نسبت به محیط های یونی و محیط های با ph های مختلف از خود رفتار هوشمندانه ای را بروز داد. در ادامه برای تایید انجام واکنش پلیمریزاسیون پیوندی از طیف سنجی مادون قرمز فوریه (ftir) برای بررسی مورفولوژی هیدروژل، از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) وبرای بررسی حساسیت دمایی از آزمایش tga استفاده شد. در نهایت نتایج بدست آمده موید این مطلب است که خواص ابرجاذب ها، هم تحت تاثیر متغیرهای ساختاری آن ها و هم تحت تاثیر عوامل محیطی (محیط تورم) است، به عنوان مثال چگالی شبکه بندی، عاملی درونی یا ساختاری بسیار مهمی است که فزونی آن باعث کاهش ظرفیت جذب و افزایش استحکام هیدروژل ابرجاذب می شود، اما قدرت یونی محلول، عامل بیرونی یا محیطی است که افزایش آن باعث کاهش ظرفیت و سرعت جذب در ابرجاذب های یونی می شود.

نساجی یکی از زمینه هایی است که نانوتکنولوژی می تواند تأثیرات شگرفی در آن ایجاد کند. نانوتکنولوژی بر این مبنا استوار است که با کاهش اندازه ذرات تا نانومتر، خواص ماده به دست آمده، به طور قابل توجهی تغییر می کند. نانو کامپوزیت ها از دو یا چند جزء مجزا از هم تشکیل شده اند که حداقل یک جزء از آنها باید دارای ابعاد کمتر از صد نانومتر باشد. یکی از پدیده های نوظهور در مقیاس نانو، نانو لوله های کربنی هستند که دارای ساختار سیلندری و قطری در حدود یک تا صد نانومتر می باشند. نانو لوله های کربنی به واسطه نسبت طول به قطر بسیار بالای خود، دارای خواص فوق العاده ای از قبیل: خواص مکانیکی بسیار بالا، هدایت حرارتی و الکتریکی بسیار خوبی می باشند. در بین بیشتر ماتریسهای پلیمری، نانولوله ها سازگاری خوبی با پلی اولفینهایی نظیر پلی پروپیلن دارند. بعضی نتایج، از کاربرد نانولوله ها به عنوان تقویت کننده در ماتریس پلی پروپیلن جهت بهبود خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی، پایداری حرارتی و هم چنین تغییر قابل توجهی در رفتار رئولوژیکی نانوکامپوزیت،گزارش داده اند. تحقیقات نشان داده اند که تغییر در رفتار رئولوژیکی پلیمر حاوی نانو لوله ها، بدلیل تشکیل شبکه پر کننده در نانوکامپوزیت می باشد. تشکیل این ساختار شبکه ای به میزان زیادی به تجمع و توزیع نانولوله ها در ماتریس پلیمر نسبت داده می شود. توزیع همگن نانو لوله ها در ماتریس پلی پروپیلن، بدلیل طبیعت غیرفعال سطح نانولوله ها و تشکیل توده های اجتناب ناپذیر در اثر نیروهای واندروالس در طی عمل سنتز و همچنین مساحت سطح مخصوص بالای نانولوله های کربنی، سخت می باشد. جهت رفع این مشکل، روش های متنوعی از قبیل مکانیکی، شیمیایی و پرتودهی جهت اصلاح سطح نانو لوله ها وجود دارد که توزیع بهتر آنها را در بر دارد. در این تحقیق پلی پروپیلن خالص با نانوکامپوزیت های پلی پروپیلن وگرافت پلی پروپیلن-مالئیک انیدرید و نانولوله های اصلاح شده در سه درصد وزنی5/0، 1و 5/1و نانوکامپوزیت پلی پروپیلن و نانولوله های اصلاح نشده در 1 درصد وزنی مقایسه شدند. از ftir برای بررسی وقوع احتمالی واکنش های شیمیایی در سطح و یا در درون زنجیره ی مولکولی نانوکامپویت ها استفاده شد. جهت تعیین مدل رئولوژیکی مذاب نمونه ها از رئومتر کاپیلاری استفاده شد. می توان نتیجه گرفت در نرخ کرنش 100 تا 1500 (s-1)، رفتار مذاب نمونه ها مشابه با سیالات ویسکو-پلاستیک است و نزدیک ترین مدل رئولوژیکی به رفتار سیالات، مدل هرشل بالکلی است. با افزودن نانو لوله های کربنی اصلاح شده و اصلاح نشده تنها پارامترهای مدل تغییر می کنند. جهت بررسی میکروساختار نمونه ها از رئومتر دینامیکی استفاده شد. می توان نتیجه گیری کرد در کرنش 1 درصد مذاب نانوکامپوزیت ها از دسته سیالات ویسکو-الاستیک پیروی می کنند. نانوکامپوزیت ها نسبت به پلی پروپیلن خالص دارای مدول ذخیره، مدول اتلاف، مدول مرکب و ویسکوزیته ی مرکب بیشتری هستند. مدول ذخیره، مدول اتلاف، مدول مرکب و ویسکوزیته ی مرکب نانوکامپوزیت ها با نانولوله های اصلاح شده بیشتر از اصلاح نشده می باشند. در بررسی خواص مکانیکی مشاهده شد که، استحکام کششی و مدول کششی نانوکامپوزیت ها نسبت به پلی پروپیلن خالص بیشتر است ولی ازدیاد طول تا شکست کمتری دارند. با افزایش میزان نانولوله ها در نانوکامپوزیت ها، استحکام کششی و مدول کششی افزایش و ازدیاد طول تا شکست کاهش می یابند. نانوکامپوزیت حاوی نانولوله های اصلاح شده، استحکام کششی و مدول کششی بیشتر و ازدیاد طول تا شکست کمتری نسبت به حالت اصلاح نشده دارند. به منظور مقایسه آماری خواص رئولوژیکی و مکانیکی از نرم افزار spss استفاده شد. جهت بررسی دیسپرس شدن به صورت کیفی وکمی از تصاویر sem، نرم افزارهای متلب و ایزی فیت استفاده شد.

بررسی تاثیر عواملی همچون آرایش و کسر حجمی الیاف ? شکل و طول الیاف در بهبود خواص نهایی کامپوزیت از اهمیت خاصی بر خوردار می باشد. تحقیقات زیادی توسط محققان در زمینه ی تاثیر کسر حجمی و طول الیاف در خواص نهایی کامپوزیت انجام گرفته است. اما در مورد تاثیر آرایش وشکل الیاف فلزی در ماتریس پلیمری تحقیقاتی کمی انجام شده است. این مهم، هدف اصلی تدوین رساله مزبور می باشد. در این پروژه از الیاف فولادی به شکلهای چین دار و صاف به طول mm 15 در سه آرایش برای بررسی تاثیر آرایش و شکل الیاف در مدول و استحکام کامپوزیت استفاده شده است. همچنین در کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف به طول mm 30 از دو نوع لیف چین دار و دوسر گیر دار برای تقویت ماتریس استفاده شده است. به منظور بررسی نیروی لازم برای جداسازی لیف از ماتریس و کار لازم جهت بیرون کشیدن الیاف از ماتریس، از الیاف با شکلهای صاف ، چین دار و دوسر گیر دار نمونه های با طولهای فرورفتگی متفاوت تهیه شده است. همچنین برای بررسی تاثیر عملیات سطحی در شکست کامپوزیت در آزمایش بیرون کشیدن الیاف از ماتریس از دو نوع عملیات سطحی بر روی الیاف استفاده شده و در آزمایش استحکام نیز از یک نوع عملیات سطحی استفاده شده است. به منظور بررسی دقیق تر شکست کامپوزیت و تغییر مورفولوژی الیاف در اثر انجام عملیات سطحی از sem استفاده شده است. مجموعه نتایج حاصله حاکی از آن است که تغییر آرایش الیاف به گونه ای که راستای الیاف به راستای اعمال نیرو نزدیک تر شود باعث افزایش مدول و استحکام کامپوزیت می شود. انجام عملیات سطحی باعث کاهش در مدول ? استحکام و چقرمگی کامپوزیت می شود. نتایج حاصل از معادلات هالپین تسایی به خوبی با نتایج حاصل ازآزمایش در تعیین مدول کامپوزیت های تقویت شده با الیاف چین دار و دوسر گیر دار مطابقت دارد. بررسی تاثیر تغییر در شکل و طول فرورفتگی الیاف حاکی ازآن است که با افزایش طول فرورفتگی نیروی لازم برای جداسازی لیف ازماتریس ? کار لازم برای جدایش لیف از ماتریس و همچنین چقرمگی افزایش می یابد . در ضمن با استفاده از الیاف چین دار افزایش در نیروی لازم برای بیرون کشیدن لیف از ماتریس و کار جدایش لیف ازماتریس و چقرمگی نسبت به الیاف صاف مشاهده شده است. مطالعات نشان می دهد که انجام عملیات سطحی بر نیروی لازم برای برون کشیدن الیاف از ماتریس تاثیر می گذارد.

یکی از روش های تولید الیاف رنگی استفاده از تکنیک مستربچ است. مستربچ های رنگی محصولات ویژه ای هستند که در آن یک رنگدانه در یک حامل پلیمری مناسب پخش و توزیع شده است. استفاده از مستربچ ها بیشتر در تولید الیاف پلی پروپیلن کاربرد دارد. هدف در تحقیق حاظر تولید مستربچ های نانو با فرمولاسیون های مختلف و همچنین تولید الیاف با استفاده از این مستربچ ها و مستربچ های میکرو می باشد. در این تحقیق مستربچ های رنگی برای الیاف پلی پروپیلن با فرمولاسیون های مختلف تولید و سپس با استفاده از آن ها الیاف رنگی پلی پروپیلن تولید شدند. برای تهیه مستربچ از گرانول های پلی پروپیلن ، دو نوع نانو پیگمنت تولید شده با استفاده از نانو رس و رنگزاهای متیلن بلو و مالاخیت گرین ، همچنین رنگدانه فتالوسیانین و سازگار کننده ppgma استفاده گردید. به منظور مقایسه فرمولاسیون های مختلف مستربچ ، سه نمونه با درصد متفاوت رنگدانه در مستربچ های میکرو و همچنین در مستربچ های نانو تولید شده و خواص رئولوژی مستربچ ها اندازه گیری و با استفاده از روابط موجود مورد تحلیل قرار گرفتند. همچنین در مرحله بعد الیاف رنگی پلی پروپیلن با استفاده از مستربچ های حاصل تولید و خواص رنگی نمونه های الیاف با استفاده از اسپکتوفتومتری اندازه گیری شد و همچنین آنالیزهای تصویری بر روی تصاویر میکروسکوپی نمونه های الیاف انجام گردید. از طرفی مقایسه بین دو نوع نانوپیگمنت تولید شده با استفاده از آزمایشات رئولوژی ، رنگی و میکروسکوپی صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد با افزایش درصد رنگدانه هم در مستربچ های میکرو و هم نانو قدرت رنگی نمونه ها افزایش پیدا کرده ، همچنین ذرات تجمع کرده و اگلومریت ها نیز بیشتر شده و دیسپرسیون نامطلوب تر می شوند. با تغییر مستربچ از میکرو به نانو ذرات تجمع کرده و اگلومریت ها بیشتر شده ،کیفیت دیسپرسیون کاهش یافته است و رفتاری سودپلاستیک نشان دادند. با مقایسه خواص مستربچ های تهیه شده از دو نوع نانوپیگمنت مشخص شد که نانوپیگمنت تهیه شده با استفاده از متیلن بلو راندمان بهتری نسبت به نانو پیگمنت تهیه شده با استفاده از مالاخیت گرین دارد.

کامپوزیت¬های پایه پلیمری به علت ویژگی¬هایی همچون استحکام کششی و فشاری ویژه بالا، خستگی مناسب و مقاومت در برابر خوردگی جایگزین مناسبی برای مواد دیگر در صنایع مختلف شده¬اند. خواص ساختار کامپوزیت¬ها تابعی از اجزای تشکیل دهنده آن، توزیع آنها، واکنش و سطح تماس اجزا و غیره می¬باشد. به طور کلی کامپوزیت¬ها از دو جز زمینه و تقویت¬کننده تشکیل شده¬اند. زمینه وظیفه کنار هم نگه داشتن تقویت¬کننده با آرایش مشخص، محافظت از تقویت¬کننده در برابر شرایط محیطی و سایش تقویت-کننده ها بر یکدیگر و انتقال نیرو به تقویت¬کننده را بر عهده دارد. فرآیند¬های مختلفی به منظور ساخت این قطعات وجود دارد از جمله: تزریق رزین، لایه گذاری دستی، پالتروژن، پاشش و پیچش الیاف. در فرآیند تزریق رزین الیاف خشک در یک قالب، قبل از آغشته سازی با زمینه مایع ترموست، در قالب فشرده می¬شوند. این فرآیند شامل روش¬های مختلفی است که یکی از متداولترین آنها، روش تزریق در خلاء می¬باشد که از فشار خلاء به عنوان نیروی رانش برای رسیدن رزین ترموست مایع به داخل لایه¬های خشک الیاف استفاده می¬شود. این فرآیند به رزین با ویسکوزیته پایین جهت کامل شدن فرآیند تزریق و آغشته سازی کامل الیاف نیاز دارد؛ از این رو مدل¬سازی رئولوژیکی به درک بهتر اثر رزین بر فرآیند ساخت منجر می¬شود. در این پژوهش یک مدل رئولوژیکی جهت پیش بینی اثرات پخت رزین اپوکسی مصرفی در شرایط همدما ارائه شد که با نتایج تجربی تطابق بالایی داشت و هم چنین اثر تغییر فرآیند ساخت از روش لایه¬گذاری به روش تزریق در خلاء بر خواص مکانیکی برای دو نمونه تقویت¬کننده لیفی تک جهته و دو نوع چیدمان لایه¬ها از نظر تئوری و تجربی بررسی شد. نتایج نشان داد با تغییر روش ساخت از روش لایه گذاری دستی به تزریق در خلاء استحکام و مدول کششی به بیش از 40 %، استحکام و مدول برشی به بیش از 69 % و استحکام ضربه به بیش از 60 % افزایش یافت. هم چنین بهترین مدل¬های تئوری جهت پیش بینی خواص کششی و برشی نمونه¬های تزریق در خلاء مدل¬های کمیس و هالفین- تیسی و برای نمونه¬¬های لایه¬گذاری دستی مدل¬های مقاومت مصالح و مقاومت مصالح اصلاح شده می¬باشد.

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.

چکیده نانو الیاف متخلخل کاربردهای زیادی در زمینه پزشکی، پالایش هوا، دارو سازی و مهندسی بافت دارند، لذا تولید و بهره وری از آنها بسیار مثمرثمر می باشد. یکی از روشهای تولید نانو الیاف متخلخل، استفاده از الکتروریسی نانو الیاف کامـپوزیـتی و سپـس استـخراج نانو ذرات از ماتریس پلیمر مـی باشد. در این تحقیق، ابتـدا نانو الیاف کامـپوزیتـی پلی آمید66-کربنات کلسیم توسط روش الکتروریسی تولید شدند. سپس شرایط مطلوب برای تولید این نانو الیاف مورد بررسی قرار گرفت. ولی به علت اینکه اسید فرمیک به عنوان حلال نایلون با نانو ذرات کربنات کلسیم واکنش نشان می دهد، ماتریس پلیمری تغییر داده شد. در مرحله بعد، از پلی( اکریلونیتریل)(pan) استفاده شد و نانو الیاف pan در محدوده غلظت های 14 تا 17 درصد وزنی جامد شامل pan و کربنات کلسیم در دی متیل فرم آمید به دست آمد. در گام بعد، نانوذرات کربنات کلسیم از ماتریس پلی اکریلونیتریل استخراج شد. برای استخراج این نانو ذرات از حمام اسید کلریدریک رقیق استفاده شد. جهت اندازه گیری مقدار استخراج کربنات کلسیم از روش های توزین، تیتراسیون و دستگاه جذب اتمی(aa) استفاده شد. روش جذب اتمی، بهترین و دقیق ترین روش در این تحقیق بود. سپس شرایط استخراج مطلوب به دست آمد و اثر غلظت اسید، dmf، مساحت سطح منسوج نانوالیاف، دما، زمان و درصد کربنات کلسیم در مخلوط بر میزان استخراج کربنات کلسیم مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی ساختار و تعیین میانگین قطر، و همچنین برای مشاهده تخلخل حاصل از استخراج نانو ذرات از میکروسکوپ های الکترونی sem و tem بهره گرفته شد. با توجه به تصاویر مربوط به sem، قطر نانوالیاف تولیدشده بین nm270 تا nm720 بوده و در آنها حفره هایی با قطر حدود 3-2 برابر قطر نانوذرات مشاهده شد. همچنین در تصاویر مربوط به tem، حفره هایی که ناشی از استخراج تک ذرات و یا مجموعه ذرات می باشد، قابل مشاهده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که غلظت اسید در %5، بیشترین میزان استخراج را دارد و افزایش غلظت به بیش از %5، تاثیری در میزان استخراج کربنات کلسیم ندارد. حضور dmf در حمام استخراج اثری بر روی میزان استخراج کربنات کلسیم نشان نداد. با افزایش مساحت سطح، میزان استخراج افزایش می یابد. همچنین با افزایش دما از c?25 به c?50 میزان استخراج به اندازه %5/31 زیاد می شود، ولی با افزایش دما از c?50 به c?100، نه تنها تاثیر زیادی بر روی میزان استخراج ندارد، بلکه باعث متلاشی شدن منسوج نانو الیافی می شود. افزایش مدت زمان استخراج تا 72 ساعت تا %18 استخراج را افزایش می دهد، ولی پس از آن میزان استخراج نسبتاً ثابت است. همچنین بیشترین درصد استخراج مربوط به زمانی است که درصد کربنات کلسیم در محلول پلیمر %5 باشد و با افزایش درصد کربنات کلسیم در محلول تا %10، استخراج افزایش چندانی نمی یابد.

چکیده: با افزایش جمعیت و تنوع طلبی بشر در زمینه منسوجات، نوآوری و استفاده از الیاف جدید بشر ساخته نیز افزایش پیدا کرده است. یکی از این نوع الیاف لایوسل می باشد. لایوسل با خصوصیات ظاهری خوب ،به همراه داشتن استحکام بالا و جذب رطوبت بسیار خوب توانسته است جای خود را در چند سال اخیر در بین دیگر الیاف بشر ساخته باز کند. بیشتر این الیاف به صورت مخلوط با دیگر الیاف به ویژه پنبه مورد استفاده قرار می گیرند. در این تحقیق رفتار و میزان آسیب دیدگی الیاف لایوسل در مراحل مختلف ریسندگی بررسی شد. الیاف لایوسل تهیه شده بعد از آماده سازی توسط سیستم های ریسندگی رینگ و چرخانه ای نخ با نمر? ne25 تهیه گردید. نخ های تهیه شده توسط ماشین حلقوی تبدیل به پارچه های حلقوی بافت ساده حلقوی گردید. برخی خواص فیزیکی مکانیکی نخ های مذکور مانند استحکام ، ازدیاد طول تا حد پارگی ، یکنواختی و موئینگی مورد مطالعه قرار گرفت. رفتار سایشی پارچه های تولیدی نیز مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی آسیب دیدگی های احتمالی الیاف در پروس? ریسندگی در مراحل مختلف حلاجی ، کاردینگ و ریسندگی از میکروسکوپ الکترونی sem استفاده شد. جذب رطوبت الیاف نیز بررسی گردید. به منظور بررسی تغییرات ساختاری از طیف ftir استفاده شد. در تمام مراحل تحقیق فیبریلاسیون الیاف لایوسل مورد توجه قرار گرفت. مشاهدات sem نشان داد الیاف لایوسل آسیب های مکانیکی مختلفی مانند ترکهای محوری ، تغییر شکل های فشاری ، خراش های سطحی و فیبریل شدن الیاف را نشان دادند. نتایج طیف سنجی هیچ گونه تغییر ساختاری به وجود آمده در الیاف را نشان نداد. استحکام نخ های رینگ بیشتر از نخ های چرخانه ای بود. پرزینگی نخ های چرخانه بیشتر از نخ های رینگ بود. الیاف دست نخورده و الیاف بعد از مرحل? چرخانه ای تفاوت در میزان جذب آب را نشان ندادند. نتایج سایش نشان داد که الیاف لایوسل تمایل به جداشدن از سطح پارچه دارند و این یک خصوصیت ویژه برای این الیاف می باشد.

ابرهای مصنوعی امروزه بطور گسترده ای به عنوان عایق صوتی در کنترل و کاهش صدا مورد استفاده قرار می گیرند. خواص آکوستیک این مواد تحت تاثیر عواملی چون ترکیب شیمیایی پلیمر سازنده، عوامل ریزساختاری و ریخت شناسی ابر و شرایط فرایندی قرار دارند. در این پژوهش ابر میکروسلولی پلی اتیلن سبک با استفاده از نانوذرات کربنات کلیسم بعنوان عامل هسته زا با مقادیر مختلف phr 5/0 ، 2 ، 5/3 و 5 و در دماهای ابر کردن 140 ، 160 و c°180بوسیله فرایند قالب گیری فشاری ساخته شد. بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح مقطع از نمونه های ابر تصویر تهیه شده و اندازه سلول ها با روش پردازش رایانه ای تصاویر بوسیله نرم افزار image j بدست آمد. با تحلیل آماری توزیع اندازه سلولی ابرها بدست آمده و به روش برازش منحنی مناسب ترین تابع برای تعریف توزیع اندازه سلول ها تعیین گردیده و رابطه بین توزیع اندازه سلولی و ضریب جذب صوت نمونه های ابر میکروسلولی پلی اتیلن سبک بررسی شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد ضریب جذب صوت نمونه های با تابع توزیع اندازه سلولی رودبارد بالاتر از نمونه های با توابع توزیع اندازه سلول دیگر است.

از رزین اپوکسی به عنوان سازگار کننده برای برقراری پیوند بین دو فاز استفاده گردید. از طرف دیگر فرآیند پلیمریزاسیون در فاز جامد شرایط مناسبی را برای واکنش میان زنجیرهای دو پلیمر ایجاد کرده در حالیکه خطر تخریب زنجیرهای پلیمری در این فرآیند وجود ندارد. برای بررسی تاثیر پلیمریزاسیون در فاز جامد آمیزه های بدست آمده از میکسر تحت این فرآیند قرار گرفتند. خواص رئولوژیکی و مورفولوژیکی مخلوط پلیمری pet/pa66 زمانی که تحت عملیات ssp قرارگرفت اندازه گیری شده و با نمونه قبل از ssp و نمونه دارای رزین اپوکسی مقایسه گردید.

کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف به دلیل داشتن وزن کم، سفتی و استحکام ویژه زیاد و مقاومت عالی در برابر خستگی و خوردگی، جایگزین مناسبی برای مواد سنتی در صنایع مختلف شده اند. خواص کامپوزیت ها تابعی از اجزای سازنده، توزیع آن ها و نحوه برهم کنش اجزاء در فاز مشترک لیف و پلیمر زمینه است. فاز مشترک، ناحیه سه بعدی با اندازه نانومتر در مجاورت سطح تماس لیف و ماتریس پلیمری است که خواصی متفاوت از تقویت کننده لیفی یا پلیمر زمینه دارد و کنترل کننده انتقال تنش از ماتریس به لیف است. تحقیقات نشان می دهد که درگیری مکانیکی علاوه بر پیوند شیمیایی درون فاز مشترک، امکان دستیابی به استحکام و جذب انرژی بالا (به طور همزمان) در کامپوزیت را فراهم می سازد. این در حالی است که تنها با اصلاح پیوند شیمیایی در فاز مشترک نمی توان به این مهم دست یافت. به همین دلیل در این رساله سعی شد تا با اصلاح فاز مشترک کامپوزیت اپوکسی/ لیف شیشه، استحکام و جذب انرژی به طور همزمان ارتقاء یابد. بدین منظور، از دو روش برای افزایش زبری سطح لیف و ایجاد درگیری مکانیکی در ناحیه فاز مشترک (علاوه بر پیوند شیمیایی) استفـاده گردید. در روش اول، از مخلوط سیلان آلی سازگار با رزین اپوکسی (گلیسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان، gps) و سیلان معدنی تترا اتوکسی سیلان (teos) به عنوان ماده زبر کننده سطح با نسبت های اختلاط متفاوت (1:3، 1:1 و 3:1) استفاده شد. روش دوم برای ایجاد زبری سطح، استفاده از مخلوط سیلان سازگار با رزین اپوکسی (gps) و سیلان ناسازگار با رزین (متاکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان، mps) و تلفیق آن با نانو ذرات سیلیکا روی سطح الیاف شیشه بود.به منظور بررسی تأثیر اصلاح فاز مشترک (از طریق کنترل پیوند شیمیایی و درگیری مکانیکی بین لیف و رزین) بر خواص ماکروسکوپی کامپوزیت، صفحات کامپوزیتی متشکل از رزین اپوکسی و پارچه های شیشه سیلان زنی شده تهیه گردید و خـواص مکانیکی آن ها (شامل خواص کششی، خمشی، برشی، ضربه پاندولی و پانچ برشی) مورد ارزیـابی قرار گرفت.

پلی متیل متاکریلات ( pmma ) یکی از پلیمرهای پرمصرف در صنایع مختلف می باشد. کاربردهای این پلیمر از ویژگی مهم آن یعنی شفافیت بالا )حتی بالاتر از شیشه( نشأت می گیرد. این پلیمر در صنایع مختلفی مثل صنایع دفاعی، هنری و تبلیغاتی، ساختمان، کشاورزی و پزشکی کاربرد دارد که از آن جمله می توان به سپرهای امنیتی، جایگزین شیشه در ساختمان ها، پوشش سقف گلخانه ها، عدسی های تماسی، دندان مصنوعی، الیاف نوری، شیشه نمایشگرها، هواپیما و بالگرد و غیره اشاره کرد. این پلیمر همچنین از خواص فیزیکی مناسبی برخوردار است اما به دلیل شکننده بودن، کاربردهای آن محدودشده و نیازمند تقویت می باشد. هدف از این تحقیق استفاده از نانو الیاف پوسته- مغزی pan/pmma به عنوان تقویت کننده pmma و مقایسه آن با تقویت کنندگی نانو الیاف pan (پلی اکریلونیتریل) می باشد. نانو الیاف پوسته- مغزی با استفاده از الکتروریسی معمولی و با توجه به جدایش فازی از محلول مخلوط pan/pmma ریسیده شده اند. نتایج حاصل از آزمون atr-ftir و edx حاکی از تشکیل ساختار پوسته مغزی نانو الیاف با pan در مغزی و pmma در پوسته بود. نانو کامپوزیت با استفاده از روش آغشته و غوطه وری در فاز زمینه(pmma) تهیه شد و نانو کامپوزیت حاصله تحت آزمون های کشش، خمش و شفافیت قرار گرفت. نتایج نشان داد نانو کامپوزیت تقویت شده با لایه نانو الیاف با ترکیب درصد 50-50 pan/pmmaدارای بالاترین خواص کششی و خمشی است. لذا در کسر حجمی 7/1، 9/2 و 7/5 درصد تقویت کننده، نانو کامپوزیت تهیه و مرد بررسی قرار گرفت و مشخص شد با افزایش کسر حجمی به 9/2 درصد، مدول کششی و مدول خمشی به ترتیب 99/29% و 7/12% افزایش یافته ولی با افزایش کسر حجمی به 9/5 در صد، مدول کششی و مدول خمشی کامپوزیت به ترتیب 24/11% و 4/7% کاهش از خود نشان داد. همچنین شفافیت نمونه ها با استفاده از دستگاه اسپکتروسکوپی مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد ضمن افزایش کسر حجمی به 9/2 و 7/5 درصد، شفافیت به ترتیب، 8% و 8/3% کاهش یافته است. نسبت بهینه ازلحاظ خواص مکانیکی نمونه تقویت شده با 9/2درصد حجمی لایه نانو لیفی تشکیل شده از نسبت 50-50pan به pmma و ازلحاظ شفافیت نمونه تقویت شده با 7/1 درصد حجمی لایه نانو لیفی که از نسبت 50-50 pan به pmma تشکیل شده، مشخص شد.

در این پژوهش الیاف استبرق در دو وزن 100 و 150 گرم به ماشین کاردینگ آزمایشگاهی تغذیه شد. تار عنکبوتی های به دست آمده از الیاف استبرق که مجموعه ای از الیاف با موقعیت ها و جهات تصادفی است، در سه تراکم مختلف سوزن زنی شدند. بر روی لایه ی الیاف به دست آمده، با استفاده از سود 5% در دمای 50-60 درجه ی سانتی گراد عملیات اصلاح سطح در 3 زمان 30، 60 و 90 دقیقه انجام شد. سپس لایه ی الیاف به مدت 1 ساعت درون آب جوش و دترجنت قرار گرفت. با استفاده رزین پلی وینیل استات، کامپوزیت ها به روش دستی تولید شدند. تأثیر سه عامل متغیر وزن واحد سطح تار عنکبوتی، تراکم سوزن زنی و زمان عملیات قلیایی بر روی خواص کامپوزیت بررسی شد. چگالی، کسر حجمی، وزن واحد سطح، خواص کششی کامپوزیت اندازه گیری شد و تأثیر سه عامل متغیر بر آن ها مورد بررسی قرار گرفت. مدول الاستیک به دست آمده از آزمایش ها با مدل های تئوری ارائه شده مقایسه شد و نزدیک ترین مدل با داده های آزمایشگاهی به دست آمد. نتایج نشان داد که استحکام کششی کامپوزیت تولیدشده با الیاف اصلاح سطح نشده از رزین خالص کمتر است که بیانگر برهم کنش نامناسب میان الیاف و ماتریس است. همچنین افزایش مدت زمان عملیات اصلاح سطح با قلیا، ابتدا استحکام کششی کامپوزیت را بهبود بخشید و سپس آن را کاهش داد، که به علت آسیب دیدن الیاف در زمان طولانی در مجاورت قلیا است. جرم واحد سطح الیاف تأثیر بسزایی در خواص مکانیکی کامپوزیت دارد و با افزایش آن خواص مکانیکی کامپوزیت افزایش می یابد. با افزایش تراکم سوزن زنی الیاف، خواص کششی کامپوزیت افزایش است. علاوه بر این، مدول کششی محاسبه شده با مدل تصحیح شده ی هالپین-تسای بیش ترین تطابق را با نتایج آزمایشگاهی داشت.

یکی از عوامل موثر بر کارایی کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف، کیفیت انتقال تنش در فاز مشترک بین لیف و پلیمر در کامپوزیت است. ساختار و خواص فاز مشترک مهم ترین عامل برای انتقال بار بین لیف و پلیمر زمینه است که به نوبه خود بر خواص مکانیکی نهایی کامپوزیت ها موثر خواهد بود. هدف از این پژوهش، بررسی نوع نانو ذرات به کاررفته در ایجاد درگیری مکانیکی در فاز مشترک لیف- رزین به منظور دستیابی به خواص بهتر در کامپوزیت هاست. در این پژوهش، تأثیر نانو ذرات سیلیکا، ذرات سیلیکا اروژل، نانو ذرات و نانویسکر سیلیسیم کاربید در پوشش سطح الیاف بر روی خواص میکرو مکانیکی (آزمون ریز قطره) و ماکرو مکانیکی (آزمون کشش، خمش، پانچ برشی) کامپوزیت شیشه اپوکسی موردبررسی قرار گرفت.

در این پژوهش اثر ترکیبی مونت موریولونیت اصلاح شده و دوده بر روی فرایند پخت و خواص فیزیکی- مکانیکی آمیزه های ترد تایر سواری(sbr?br) و باری (nr?br) مورد بررسی قرار گرفته است. روش اختلاط بکار گرفته شده در این تحقیق ، روش اختلاط خمیری بوده و از سیستم پخت گوگردی استفاده شده است. برای بررسی نحوه ی توزیع مونت موریولونیت اصلاح شده و دوده در آمیزه ها آزمون تفرق اشعه ی ایکس (xrd) وتصویر برداری با میکروسکوب الکترونی انجام گرفت. مقایسه ی نتایج آزمون xrd نشان می دهدکه در آمیزه های sbr?br میزان ساختار بین لایه ای بیشتر از آمیزه های nr?br می باشد و در صد ذرات مونت موریولونیت اصلاح شده که به صورت ورقه ای توزیع می گردند در آمیزه های nr?br بیشتر از sbr?br می باشد. همچنین حضور دوده ی کربن در نانو کامپوزیت هایsbr?br باعث افزایش فاصله ی بین لایه ای و پایدار ترشدن ساختار بین لایه ای می شود. در حالی که حضور دوده در نانو کامپوزیت های nr?br فاصله ی بین لایه ای را تغییر نمی دهدو اثری بر روی نحوه ی توزیع مونت موریولونیت اصلاح شده ندارد. مشاهدات حاصل از آزمون تصویر برداری با میکروسکوپ الکترونی مطابقت خوبی را با نتایج بدست آمده از آزمون xrd نشان می دهد بدین ترتیب که حضور مونت موریولونیت اصلاح شده در آمیزه های sbr/br باعث تجمع ذرات دوده ی کربن می گردد در حالی که اثر چندانی بر روی نحوه ی توزیع ذرات دوده در آمیزه های nr/br ندارد. منحنی پخت نشان می دهد که با افزایش مقدار مونت موریولونیت اصلاح شده در آمیزه ها زمان پخت بهینه کاهش می یابد و واکنش پخت سریعتر انجام می پذیرد. همچنین اختلاف بین گشتاور ماکزیمم و مینیمم کاهش می یابد که می تواند نمایانگر کاهش در دانسیته ی عرضی آمیزه ها با افزایش غلظت مونت موریولونیت اصلاح شده باشد. خواص فیزیکی- مکانیکی( آزمون کشش، حرارت زایی، پارگی، خستگی ، سایشی و ضریب اصطکاک در غلظت های مختلف دوده و مونت موریولونیت اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که وقتی مجموع غلظت پرکننده ها ثابت باشد، با جایگزینی 6 قسمت از دوده با نانو خاک رس(4 در صد وزنی) در آمیزه ها، استحکام کششی، کشش تا نقطه ی پارگی، استحکام پارگی و مقاومت خستگی در مقایسه با نمونه هایی که فقط حاوی دوده ی کربن می-باشد، افزایش یافته و ضریب اصطکاک استاتیک و دینامیک کم می شود.اما با افزایش مقدار نانو خاک رس از 6 به 9 قسمت (4 به 6 در صد وزنی) خواص فیزیکی- مکانیکی آمیزه ها افت می کند که می تواند به دلیل تجمع ذرات مونت موریولونیت اصلاح شده و تغییر ساختار از اندازه ی نانو به میکرو ایجاد شود.

در این تحقیق بر روی کامپوزیت های تقویت شده با منسوج حلقوی پودی مرکب از نخ شیشه و نخ پلی پروپیلن و ویژگی های آن ها، روش نوین ساخت و ایجاد شرایط بهینه در نوع بافت از نظر خصوصیات مکانیکی تحقیقاتی به عمل آورده شده است. ابتدا پارچه های حلقوی پودی با درصدهای حجمی مختلف شیشه8% پلی پروپیلن92% ،شیشه 10% پلی پروپیلن 90% ، شیشه 18% پلی پروپیلن 82% ،شیشه 33% پلی پروپیلن 67% و شیشه 44% پلی پروپیلن 56% از نخ های شیشه و پلی پروپیلن با سه نوع ساختار بافت ریب 1*1 ، فول میلانو و فول کاردیگن تهیه شد. سپس خواص مکانیکی آن ها در سه جهت مختلف ردیف، رج و قطر اندازه گیری شد. با به دست آوردن شرایط بهینه برای تهیه کامپوزیت مناسب، به بررسی ویژگی های مکانیکی انتخاب شده از کامپوزیت های حلقوی پرداخته شد. با استفاده از روش شبیه سازی، یک مدل مکانیکی برای پیش بینی خواص مکانیکی کامپوزیت های حلقوی دارای ترکیبات مختلف طراحی گردید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که بهترین حالت برای تهیه کامپوزیتی با استحکام، خمش، و سختی بالا با استفاده از ساختار حلقوی پودی ریب با ترکیب حجمی 8% شیشه و 92% پلی پروپیلن و بهترین حالت برای مقاومت در برابر ضربه ساختار حلقوی پودی ریب 1*1 با درصد حجمی شیشه 18% پلی پروپیلن 82% می باشد. نتایج نشان می دهند که این کامپوزیت زمانی بهترین خواص مکانیکی را داردکه در جهت ردیف مورد استفاده قرار بگیرد.

پلی اتیلن ترفتالات (pet) به عنوان ماده پلیمری جهت تولید الیاف سنتزی و بسیاری کاربردهای جدید، مورد استفاده قرار گرفته است. pet به دلیل خصوصیاتی که از ساختار آن حاصل می شود،مورد استفاده قرار می گیرد. در کل، شیمی ماده در طول سنتز مواد و تغییرات شیمیایی صورت گرفته در طول واکنش های قبل از رآکتور، اثرات زیادی روی کاربردهای این ماده می گذارند. افزایش وزن ملکولی یکی از مواردی است که روی کاربرد نهایی این ماده اثر گذار می باشد. در این تحقیق سعی بر این است که دو روش افزایش وزن ملکولی-بسط دهندگی زنجیر و پلیمریزاسیون در فاز جامد- به صورت جداگانه و همزمان با هم، مورد بررسی قرار گیرد. بدین منظور آزمایشات بر پایه اضافه کردن یک بسط دهنده مناسب (اپوکسی رزین سه عامله) به مذاب pet در فاز اول تحقیق، و انتقال ماده حاصله به رآکتور ssp در فاز دوم، صورت می گیرد. در انتها به بررسی اثر بسط دهنده و اثر پلیمریزاسیون در فاز جامد، به طور جداگانه و همراه با هم، روی خواص پلیمر از قبیل وزن ملکولی و گروه های انتهایی، پرداخته می شود. به منظور بررسی خواص پلمیر، آزمایشاتی از قبیل ویسکوزیته ذاتی، تیتراسیون گروه های انتهایی، پراش اشعه ایکس و ftir روی نمونه مورد نظر انجام می گیرد. مجموعه نتایج حاکی از آن است که وزن ملکولی نمونه های عمل شده در فاز جامد به تنهایی، افزایش قابل توجه و بیشتری نسبت به نمونه های عمل شده با بسط دهنده، نشان می دهند، و این در حالی است که نمونه های عمل شده با بسط دهنده در مرحله اول و عمل شده در فاز جامد در مرحله دوم، کاهشی را در وزن ملکولی بیان می کنند. این امر می تواند به دلیل مصرف شدن گروه های انتهایی در فاز مذاب، از طریق بسط دهنده باشد، به طوریکه پس از انتقال به فاز جامد با کمبود گروه های انتهایی مورد نیاز مواجه بوده و در نتیجه شرایط ssp نه تنها با عث افزایش وزن ملکولی نمی شود، بلکه دچار تخریب حرارتی در دمای بالای رآکتور شده و وزن ملکولی آن کاهش می یابد.

با توجه به تولید و مصرف روبه رشد الیاف پلی پروپیلن مطالعه رفتار این الیاف در حین ریسندگی چرخانه ای بعنوان متداول ترین شیوه تولید نخ پس از سیستم رینگ می تواند مشکلات ریسندگی را مطرح نماید. نتایج این بررسی می تواند راه کارهای لازم را درجهت بهبود خواص ریسندگی الیاف بدست دهد . در این تحقیق آسیب دیدگی مکانیکی و حرارتی الیاف پلی پروپیلن در ریسندگی چرخانه ای در حین مراحل مختلف تولید بررسی گردیده است. برای این منظور استحکام و ازدیاد طول تا حد پارگی الیاف درصد کریستالینیتی ، مدول الاستیسیته و توپولوژی الیاف در مراحل کاردینگ چند لاکنی و تولید نخ در ماشین چرخانه ای (در حین زده شدن توسط زننده و تجمع الیاف در داخل شیار چرخانه) مورد مطالعه قرار گرفته و با الیاف در ابتدای خط (قبل از هرگونه عملیات مکانیکی) مقایسه گردیده است. نتایج مطالعات حاکی از آن است که برخی الیاف در اثر تماس با سطوح با حرارت بالاتر از نقطه تبدیل شیشه ای دچار آسیب دیدگی شده اند. نتایج آزمایشات استحکام و ازدیاد طول تا حد پارگی الیاف نشانگر افت این خواص در الیاف مورد فرآیند قرار گرفته نسبت به الیاف قبل از عملیات مکانیک است. همچنین مطالعات طیف ‏‎ftir‎‏ و منحنی های استحکام - درصد ازدیاد طول روی نمونه های مختلف الیاف نشانگر تغییرات درون لیفی می باشد. مطالعات توپولوژی سطح الیاف نشان می دهد آسیب دیدگی های موضعی در سطح الیاف بصورت تغییر شکلهای فشاری نقاط ذوب شده ، پوسته دادن الیاف، حفره و ترک می باشد.مجموعه مطالعات انجام شده وقوع آسیب دیدگی الیاف پلی پروپیلن در حین ریسندگی چرخانه ی را تایید می نماید که خود روی رفتار ریسندگی الیاف تاثیر منفی گذاشته و ریسندگی این الیاف را بصورت 100 درصد مشکل می سازد.