مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی خواص استحکام ضربه‌ای نانوکامپوزیت بر پایه پلی پروپیلن/ نانو صفحات گرافن/ نانو رس با استفاده از روش رویه پاسخ

نویسندگان
1 رئیس دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شهید رجایی
2 استاد پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران
3 ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری
4 دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
چکیده
در این تحقیق با استفاده از روش طراحی آزمایش، اثر هیبریدی نانوصفحات گرافن و نانو رس و سازگارکننده پلی پروپیلن پیوندی با انیدرید مالئیک (PP-g-MA) بر استحکام ضربه‌ای نانوکامپوزیت‌های بر پایه پلی‌پروپیلن بررسی گردید. طراحی آزمایش و تحلیل داده‌های آزمایشگاهی با استفاده از نرم‌افزار Minitab 16 و روش طراحی رویه پاسخ انجام شد. ساخت نانوکامپوزیت‌ها، بر اساس روش اختلاط مذاب انجام گرفت. مدل‌های آماری ارائه شده توسط روش رویه پاسخ تطابق خوبی با یافته‌های آزمایشگاهی داشتند و با توجه به مقادیر R-sq و (R-sq(adj دارای اعتبار خوبی می باشند. تحلیل‌های آماری نشان دادند که با افزایش درصد نانوذرات، استحکام ضربه کاهش می‌یابد. ریخت‌شناسی ترکیب‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)انجام شد. ریزنگارها نشان دادند که پراکندگی ذرات در درصدهای پایین‌تر بهتراست. آنالیز حرارتی به روش گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) نشان داد که حضور گرافن تأثیر چندانی بر دمای ذوب نمونه‌ی مورد آزمایش ندارد، اما Tc نانوکامپوزیت را در مقایسه با پلی‌پروپیلن خالص، حدود 4 درصد افزایش داده است. همچنین با افزودن گرافن درجه تبلور کاهش یافت. در نانوکامپوزیت فاقد گرافن، حضور نانورس تأثیری بر دمای ذوب نداشت اما درجه تبلور، 73/10 درصد و دمای تبلور 23/2 درصد در مقایسه با پلی‌پروپیلن خالص افزایش یافت که نشان از اثر هسته زایی نانورس دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

An investigation on the impact properties of nanocomposite based on polypropylene/graphenenanosheets/ nano clay using response surface methodology

نویسندگان English

Gholamhasan Payghaneh 1
Ismaeil Ghasemi 2
Mahdi Rahmani 3
Azam Kazemnejad 4
1 Head Of faculty Of Mechanical Engineering
2 Proof. of Iran Polymer & Petrochemical Institute
3 Special staff development of nanotechnologies
4 Department of Mechanical Engineering, ShahidRajaee Teacher Training University
چکیده English

In this study, using design of experiments, the effect of hybrid graphenenanosheets and nano clay and compatibilizer maleic anhydride -grafted -polypropylene (PP-g-MA) on the impact strength polypropylene-based 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. Statistical models provided by response surface methodology good agreement with experimental results and with respect to the values of R-sq and R-sq (adj) have a good reputation. Statistical analysis showed that increasing the percentage of nanoparticles, impact strength decreases. Compounds morphology by Scanning Electron Microscopy (SEM) was performed. Micrographes showed better dispersion of the particles in lower percentages. Thermal analysis using differential scanning calorimetry (DSC) showed that the presence of graphene have little effect on the melting temperature of the sample being tested, but Tc of nanocomposites compared with pure PP, has increased about 4 percent. Also Thecrystallinity was reduced by adding graphene. In the non-graphenenanocomposites, the clay did not affect the melting temperature,but the crystallinityand crystallization temperature increased 10.73 % and 2.23 % respectively compared with pure PP that showed nucleation effect of nano clay.

کلیدواژه‌ها English

Impact Strength
Polypropylene
Graphene NanoSheets
Nano clay
response surface methodology