مطالعه رفتار مكانيكي- حرارتي نانو‌كامپوزيت پلي‌پروپيلن تقويت شده با نانو‌لوله‌هاي كربني

مطالعه رفتار مكانيكي- حرارتي نانو‌كامپوزيت پلي‌پروپيلن تقويت شده با نانو‌لوله‌هاي كربني

در اين تحقيق، نانو‌كامپوزيت پلي‌پروپيلن نانولوله‌هاي‌كربني تك‌جداره از طريق اختلاط مذاب پلي‌پروپيلن و نانو‌لوله‌هاي ‌كربني تك‌جداره تهيه شد. خواص مكانيكي و ميرايشي نانو‌كامپوزيت‌ها به‌ترتيب با آزمون كشش و آناليز حرارتي ديناميكي مكانيكي انجام شد. نتايج حاصله نشان داد كه نانو‌لوله‌هاي كربني موجب افزايش 82% در مدول كششي و 27% در استحكام تسليم مي‌شود. آناليز حرارتي ديناميكي مكانيكي نشان داد كه ميزان ميرايش با افزايش دما و مقدار نانو‌لوله‌هاي كربني تقريباً بدون تغيير است. به علاوه، مدول ذخيره نيز همان روند مدول كششي را اثبات مي‌كند. رفتار ساختاري بلور‌ها، سرعت رشد گويچه‌ها و پايداري حرارتي نانوكامپوزيت‌ها به‌ترتيب با الگوي پراش زاويه پهن X-ray، ميكروسكوپ نوري پلاريزه و جرم‌سنج حرارتي آزمايش شد. داده‌هاي حاصل از الگوي پراش زاويه پهن X-ray نشان داد كه در نمونه‌هاي آرام سرد شده اندازه بلور‌ها كاهش ولي در سرعت بالاي سرد كردن خلاف اين نتايج بدست مي‌آيد. مطالعات انجام شده در تعيين پايداري نانو‌كامپوزيت‌ها نشان داد كه دماي شروع تخريب، تنها با افزودن 2% وزني نانو‌لوله‌كربني به زمينه پليمري در مقايسه با پلي‌پروپيلن خالص، رشدي معادل 82 درجه سانتي‌گراد خواهد داشت.

In this work, polypropylene/single walled carbon nanotube nanocomposites were prepared with melt mixing method. Mechanical and damping behaviors of nanocomposites were investigated by tensile test and dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), respectively. Experimental results showed that carbon nanotube causes tensile modulus to increase about 82% and yield strength about 27%. DMTA test showed that damping do not change with increasing temperature and amount of carbon nanotubes. Also storage modulus had the same behavior as tensile modulus. The behavior of crystals structure, spherulites growth rate, and thermal stability of nanocomposite were investigated with wide-angle X-ray diffraction, Polarize Light Microscope, and Thermal Gravitation(TG), respectively. X-ray diffraction test showed that for slow cooling specimen, size of crystal decreases, but for fast cooling specimen, it increases. Studies in stability of nanocomposite showed that temperature destruction was increased about 82?C even with 2% weight fraction nanotubes in compare with pure polypropylene.