بررسي تأثير ذرات نانورس بر خواص مكانيكي كامپوزيت آرد چوب- پلي‌پروپيلن با استفاده از تحليل گرمايي- مكانيكي- ديناميكي

Effect of nanoclay particles content on the mechanical properties of wood flour-polypropylene composites using dynamic mechanic thermal analysis

این تحقیق با هدف بررسی تأثیر مقدار ذرات نانورس بر خواص مكانیكی كامپوزیت آرد چوب- پلی­پروپیلنبا استفاده از تحلیل گرمایی- مكانیكی- دینامیكی انجام شد. برای این منظور، آرد چوب با نسبت وزنی60 درصد با پلی­پروپیلن مخلوط شد و نانورس نیز در سه سطح 0، 3 و phc 5 استفاده گردید، همچنین ماده سازگاركننده مالئیك­دار به میزان phc 2 در تمام تركیب­ها بكار رفت. درنهایت نمونه­های آزمونی با استفاده از روش قالب‌گیری تزریقی ساخته شدند. آزمون­های استاتیك شامل خمش و كشش بر روی نمونه­ها انجام گرفت. آزمونگرمایی- مكانیكی- دینامیكی در محدوده دمایی 60- تا 150+ درجه سانتی­گراد با نرخ حرارت دهی 5 درجه سانتی­گراد بر دقیقه و فركانس 1 هرتز انجام گردید. همچنین به منظور مطالعه نحوه پراكنش ذرات نانورس در نمونه­ها از دستگاه تفرق اشعه ایكس و میكروسكوپ الكترونی عبوری استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش مقدار نانورس از 0 به phc 3، استحكام مكانیكی و مدول ذخیره نمونه­ها افزایش‌یافته و سپس با افزایش مقدار نانورس تا phc 5، كاهش می­یابد. همچنین انتقال آلفا و بتا (دمای انتقال شیشه­ای) در نمونه­­ها بر اثر افزودن نانورس به دماهای بالاتر انتقال می­یابد. مطالعات ریخت‌شناسی نانوكامپوزیت‌ها به كمك روش پراش اشعه ایكس و میكروسكوپ الكترونی عبوری نشان داد كه توزیع ذرات نانورس در زمینه پلیمری از نوع ساختار بین­لایه­ای است.

In this study, the effect of nanoclay particles content on the mechanical properties of wood flour-polypropylene composites was investigated using Dynamic Mechanic Thermal Analysis (DMTA). To meet this objective, wood flour was mixed with polypropylene at 60 % by weight fiber loading. The concentration was varied as 0, 3 and 5 per hundred compounds (phc) for nanoclay. The amount of coupling agent (PP-g-MA) was fixed at 2 phc for all formulations. The samples were made by melt compounding and injection molding. Static mechanical tests including bending and tensile were performed. DMTA test in the range of -60 to 120 0C with 5 0C/min temperature rate and 1 Hz frequency was done. The morphology of the nanocomposites has been examined by using x-ray diffraction and transmission electron microscopy. Results indicated that the mechanical strength and storage modulus of samples increases with increase of nanoclay up to 3 phc and then decreases with 5 phc nanoclay addition. Also, the alpha and beta transition in samples transmitted to higher temperatures with addition of nanoclay. The morphological studies with XRD and TEM revealed that nanoclay distributed as intercalation structure in polymer matrix.