بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیتهای هیبریدی بر پایه پلی پروپیلن به کمک طراحی آزمایش

پلی پروپیلن دارای چقرمگی و مقاومت ضربه پایینی است و برای خیلی از کاربردها نیاز به اصلاح دارد. اضافه کردن الاستومرها جهت تقویت چقرمگی و مقاومت ضربه به طور معمول استفاده می شود، اما سبب افت مدول و استحکام کششی می گردد. در این پژوهش یک کامپوزیت هیبریدی پلی پروپیلن/ترموپلاستیک الاستومر/نانو سیلیکا/ سازگارکننده به روش اختلاط مذاب تهیه گردید و اثر همزمان نانوذره، الاستومر و سازگارکننده بر روی خواص کششی و ضربه نمونه ها به کمک روش طراحی آزمایش سطح پاسخ مطالعه شد. نتایج میکروسکوپی نشان دادند که آلیاژ تولیدی یک آلیاژ دو فازی بوده که اندازه ذرات الاستومر آن در حدود 400-100 نانومتر است و با افزایش درصد ترموپلاستیک الاستومر، اندازه ذرات آن در آلیاژ افزایش می یابد. اندازه ذرات نانوسیلیکا در حضور سازگار کننده بین 90-40 نانومتر بوده است، اما عدم استفاده از سازگار کننده سبب ایجاد کلوخه هایی از نانوذرات در کامپوزیت می گردد. با افزایش میزان ترموپلاستیک الاستومر، کرنش شکست و استحکام ضربه افزایش می یابد، درحالی که مدول یانگ و استحکام کششی با کاهش همراه است. اثر نانوذرات سیلیکا بر روی خواص مکانیکی به مقدار زیادی به حضور یا عدم حضور سازگارکننده ارتباط دارد. افزایش نانوسیلیکا در عدم حضور سازگار کننده سبب کاهش استحکام کششی و مقاومت ضربه می گردد. همچنین افزایش نانوسیلیکا در حضور سازگارکننده سبب افزایش مدول الاستیک می گردد. بر اساس نتایج بدست آمده از طراحی آزمایش، روابط ریاضی برای پیش بینی خواص مکانیکی ارائه گردید. استفاده از سیستم هیبریدی امکان بهبود چشمگیر مقاومت ضربه پلی پروپیلن، بدون افت مدول الاستیک را فراهم نمود.

Keywords:

پلی پروپیلن , نانوکامپوزیت , خواص کششی , مقاومت ضربه , طراحی آزمایش