ارزیابی ویژگی‌های مکانیکی چندسازه الیاف کارتن کنگره ای کهنه – پلی‌پروپیلن تقویت‌شده با نانولوله‌های کربنی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایران،

2 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج رجایی شهر - کرج - ایران

3 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایران

چکیده

در این پژوهش اثر نانولوله‌های کربنی چند دیواره (فراوری‌شده و فراوری نشده) بر ویژگی‌های مکانیکی چندسازه ساخته‌شده از الیافکارتن کنگره ای کهنه - پلی‌پروپیلن شامل 20% الیافکارتن کنگره ای کهنه، 80% پلی‌پروپیلن و صفر یا 3% مالئیک انیدرید پلی‌پروپیلن مورد بررسی قرار گرفته است. نانولوله کربنی چند دیواره فراوری نشده و فراوری‌شده در 3 سطح 0 ، 5/0 و 1 درصد مورداستفاده قرارگرفته است. برای فراوری کردن نانولوله‌های کربنی از روش اکسیداسیون اسیدی(مخلوط اسید سولفوریک و اسید نیتریک) استفاده شد. ویژگی‌های مکانیکی چند سازه بر اساس دستورالعمل های ASTM اندازه گیری شده است. نتایج نشان داد که با افزایش میزان نانولوله های کربنی ویژگی های کششی افزایش یافته ولی تاثیر فراوری نانولوله کربنی تاثیر معنی داری نداشته است. تاثیر افزودن نانولوله کربنی بر ویژگی های خمشی در سطح اعتماد آماری 99% معنی دار شده است و در اثر افزودن مقادیر زیادتر این ماده هر دو ویژگی مدول الاستیسیته خمشی و مقاومت خمشی زیاد شده است. مقاومت به ضربه نمونه ها نشان می دهد که در اثر زیاد شدن نانو لوله کربنی و مقدار جفت کننده این ویژگی افزایش می یابد. فراروی نانولوله‌های کربنی باعث بهبود بعضی مقاومت‌های مکانیکی شده است. عکس‌برداری با میکروسکوپ الکترونی روبشی تقویت اتصال بین اجزای تشکیل دهنده چند سازه را نشان می دهد. در چند سازه های بدون مواد جفت کننده، به دلیل اتصال ضعیف بین الیاف و پلی پروپیلن، این الیاف بدون شکسته شدن از ملات پلاستیک خارج شده اند. ولی در نمونه های حاوی جفت کننده، گسیختگی در الیاف مشاهده می گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-Ahmed, D.S., Haider, A.J. and Mohammad, M.R. 2013. Comparison of functionalization of multi-walled carbon nanotubes treated by olive oil and nitric acid and their characterization. Energy Procedia 36, 1111-1118.

-American Society of Testing and Material, 2014. ASTM annual book of testing methods, no. 10. Philadelphia, PA., USA.

-Bikiaris, D., Vassiliou, A., Chrissafis, K., Paraskevopoulos, K.M., Jannakoudakis, A., Docoslis, A., 2008. Effect of acid treated multi-walled carbon nanotubes on the mechanical, permeability, thermal properties and thermo-oxidative stability of isotactic polypropylene. Polymer Degradation and Stability, 93; 952- 967.

-Huang, J., Rodrigue, D., 2013. The effect of carbon nanotube orientation and content on the mechanical properties of polypropylene based composites. Materials and Design, 55; 653-663.

-Madeshwaran, S.R., Kwon, J.K., Cho, J.W. Functionalized multi-walled Carbon Nanotubes with Heyperbranched Aromatic Polyamide for Poly (methyl methacrylate)composites. Fibers and Polymers. 2013. Vol14. No2. 182-187

-Mahajan, A., Kingon, A., Kukovecz, A., Konya Z., Vilarinho, P.M., 2013. Studies on the thermal decomposition of multiwall carbon nanotubes under different atmospheres. Materials Letters. 90; 165- 168.

-May-Pat,  F.A., Yazdani-Pedram, M., Cauich-Rodriguez, J.V., 2011. Mechanical properties ofPET composites using multi-walled carbon nanotubes functionalized by inorganic and itaconic acids. Express Polymer Letters. Vol.6. No 2. (2012); 96-106

-Osorio, A.G., Silveira, I.C.L., Bueno, V.L., Bergman C.P. 2008. H2SO4/HNO3/HCL – Functionalizanion and its effect on dispersion of carbon nanotubes in aqueous media. Applied Surface Science, 225; 2485-2489

-Rahmanian,S., Suraya,A.R., Shazed,M.A., Zahari,R., Zainudin,E.S., 2013. Mechanical characterization of epoxy composite with multiscale reinforcements: Carbon nanotubes and short carbon fibers. Materials and Design,60; 34-40.

-Sahoo, N.G., Rana, S., Cho, J.W., Li, L., Chan, S.H., 2010. Polymer nanocomposites based on functionalized carbon naotubes. Prog in polymer Sci,35; 837- 867.

-Shimamura, Y., Oshima, K., Tohgo, K., Fujii, T., Sirasu, K., Yamamoto, G., Hashida, T., Goto, K., Ogasawara, T., Naito, K., Nakano, T., Inoue, Y., 2013. Tensile mechanical properties of carbon nanotube/epoxy composite fabricated by pultrusion of carbon nanotube spun yarn perform. Composites: Part A,62; 32-38.

-Stobinski, L., Lesiak, B., Kover, L., Toth, J., Biniak, S., Trykowski, G., Judek, J.,2010. Multiwall carbon nanotubes purification and oxidation by nitric acid studied by the FTIR and electron spectroscopy methods. Journal of Alloys and compounds.501; 77-84.