بررسي خواص كششي نانوكامپوزيتهاي بر پايه پليپروپيلن/ نانو صفحات گرافن/ نانو رس با استفاده از روش رويه پاسخ

Investigation of tensile properties of tensile properties of polypropylene/ graphene/ nano clay nanocomposits applying the response surface

در اين تحقيق با استفاده از روش طراحي آزمايش، تاثير مجموع درصد وزني نانو ذرات گرافن و نانورس و نسبت وزني آنها و درصد وزني سازگار كننده PP-gMA بر خواص كششي نانوكامپوزيت‌هاي پلي‌پروپيلن/گرافن/نانورس/PP-g-MA مورد بررسي قرار گرفت. طراحي آزمايش و تحليل داده‌هاي آزمايشگاهي با استفاده از نرم‌افزار Minitab 16 و روش طراحي رويه پاسخ انجام شد. ساخت نانوكامپوزت‌ها، بر اساس روش اختلاط مذاب انجام گرفت. تمامي تركيب‌ها و حالتهاي خاص مواد در يك اكسترودر دوپيچه همسوگرد مخلوط شدند و سپس به كمك دستگاه قالب‌ريزي تزريقي به صورت نمونه هاي آزموي كشش استاندارد درآمدند. خواص كششي تمام نمونه‌ها از جمله استحكام كششي، مدول يانگ و ازدياد طول در نقطه شكست به صورت تجربي مورد مطالعه قرار گرفت. مدل‌هاي آماري ارائه شده توسط روش رويه پاسخ تطابق خوبي با يافته‌هاي آزمايشگاهي داشتند. تحليل‌هاي آماري نشان دادند كه با افزايش درصد نانوذرات، استحاكم كششي و ازدياد طول در نقطه شكست نانوكامپوزيت‌هاي كاهش مي‌يابد. همچنين افزايش درصد نانوذرات بدون حضور سازگار كننده باعث افزايش در سفتي نانوكامپوزيت‌ها مي‌شود، اما با افزايش ميزان سازگار كننده، مدول كاهش مي‌يابد. ريخت شناسي تركيب‌ها توسط ميكروسكوپ الكتروني رويشي (SEM) انجام شد. ريزنگارها نشان دادند كه پراكندگي ذرات در درصدهاي پايين‌تر بهتر است.

In this study, using design of experiments, the effect of the total weight percentage of graphene nanosheets and nano clay and their weight ratio and weight percentage of compatibilizer (PPg-MA) on the tensile properties of polypropylene/ graphene/ nano clay/ PP-g-MA nanocomposites were investigated. Design of experiments and analysis of experimental data with Minitab 16 software and response surface methodology were carried out. Making nanocomposites, based on the melt mixing was performed. All combinations and pure states materials were mixed together in a co-rotating twin-screw extruder and then injection molded into standard tensile test samples. The tensile properties of all samples including tensile strength, Young's modulus and elongation at break was studied experimentally. Statistical models provided by response surface methodology had good agreement with experimental findings. Statistical analysis showed that with increasing the percentage of nanoparticles, tensile strength and elongation at break of nanocomposites reduced. Also increasing the percentage of nanoparticles increase the stiffness of nanocomposites without compatibilizer, however, with the increasing amount of compatibilizer, reduced modulus. Compounds morphology by Scanning Electron Microscopy (SEM) was performed. Micrographes showed better dispersion of the particles in lower percentages.