مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مقایسه مدول الاستیک حاصل از نانوسختی سنجی با میکروسکوپ نیروی اتمی و آزمون کشش نانوکامپوزیت های نانوسلولز/پلی لاکتیک اسید

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه فنی میشیگان
3 پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران
چکیده
در این تحقیق، مدول الاستیک نانوکامپوزیت‌های نانوسلولز/پلی لاکتیک اسید به دست آمده توسط دو روش آزمون کشش استاندارد (ASTM) و آزمون نانوسختی سنجی با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی مورد بررسی قرار گرفت. نانوسلولز بکار رفته، با استفاده از روش مکانیکی از الیاف لینتر پنبه تهیه گردید و به نسبت وزنی 3 و 5% به دو روش افزودن مستقیم و تکنیک مستربچ مورد استفاده قرار گرفت. سپس ویژگی‌‌های کششی نانوکامپوزیت‌های ساخته شده با استفاده از مستربچ و بدون آن، مطالعه گردید. نتایج آزمون کشش نشان داد که استفاده از مستربچ، سبب بهبود مدول کششی، استحکام کششی و کرنش در شکست خواهد شد. همچنین افزایش نانوسلولز از 3 به 5% در نانوکامپوزیت‌های حاوی مستربچ، سبب افزایش استحکام کششی و کرنش در شکست گردید. اما افزایش نانوسلولز در نانوکامپوزیت‌های بدون استفاده از مستربچ، تاثیر معنی‌داری روی بهبود این ویژگی‌ها نداشته است. نتایج آزمون نانوسختی سنجی با میکروسکوپ نیروی اتمی نیز روند مشابه آزمون کشش را نشان دادند که بر این اساس، استفاده از مستربچ در نانوکامپوزیت‌ها سبب افزایش مدول الاستیک گردیده است. سپس نتایج مربوط به این دو آزمون مورد مقایسه قرار گرفت و نتایج نشان داد که مدول به دست آمده از آزمون کشش استاندارد در مقایسه با نانوسختی سنجی، مقادیر کمتری را دارا هستند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The comparison of nanocellulose/PLA nanocomposites elastic modulus obtained by nanoindentation and tensile test

نویسندگان English

Rabi Behrooz 1
Somayeh Ghasemi 1
Reza Shahbazian Yassar 2
Ismaeil Ghasemi 3
1 Tarbiat Modares University
2 Michigan Tech. University
3 Iran Polymer & Petrochemical Institute
چکیده English

In this paper, the elastic modulus of nanocellulose/PLA nanocomposites obtained by the two methods including nanoindentation and tensile tests were analyzed. Nanocellulose extracted by Mechanical method from linter pulp fiber. Amount of usage of nanocellulose was 3 and 5% wt , as well as for improving of nanoparticles distribution in polymer matrix, masterbatch technique was used. Then the mechanical properties of nanocomposites with and without this technique were studied. Tensile test was performed in accordance with the standard method and for nanoindentation, the atomic force microscope in peak force tapping mode was used. Tensile test results showed that the use of masterbatch, improves tensile modulus, tensile strength and strain at break. Also by increasing nanocellulose percentage from 3 to 5%, in nanocomposite with master batch, the tensile strength and strain at break increased. But this increasing had not significant effect on tensile properties of nanocomposite without masterbatch. A similar trend of strength test results was observed in nanoindentation results. Based on this result, using of masterbatch in nanocomposite caused the increase in elastic modulus. The results of these two analyses were compared and tensile test showed lower modulus value than nanoindentation.

کلیدواژه‌ها English

Masterbatch
Nanocomposite
tensile test
nanoindentation test
Atomic Force Microscopy (AFM)