per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2014-12-22
27
5
371
359
10.22063/jipst.2014.1105
1105
Research Paper
ساخت غشاهای پلی اتیلنی دارای زئولیت ZSM-5 به روش جدایی فاز با القای گرمایی
Fabrication of ZSM-5 Zeolite Dispersed Polyethylene Membranes via Thermally Induced Phase Separation
Method
یونس جعفرزاده
y_jafarzadeh@sut.ac.ir
1
رضا یگانی
ryegani@sut.ac.ir
2
الهام شکری
elh.shokri@gmail.com
3
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 11996-51335
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 11996-51335
تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 11996-51335
افزایش هم زمان مقدار تراوایی و استحکام مکانیکی و کاهش گرفتگی، از چالش های پیش روی پژوهشگران در ماتریس غشاهای پلیمری است. در این پژوهش، غشاهای پلیمری از جنس پلی اتیلن که ذرات زئولیت ZSM-5 به آن اضافه شده بود، به روش جدایی فاز با القای گرمایی ساخته شدند.ساخت غشاها در دو مرحله انجام شد. در مرحله اول، در ضخامت و دمای ثابت حمام انعقاد، مقدار زئولیت نسبت به پلیمر در محدوده 0 تا %30 وزنی تغییر داده شد و نتایج مربوط به تغییرات مقدار تراوایی آب خالص و استحکام مکانیکی با نسبت زئولیت به پلیمر ارزیابی شد. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش %60 مقدار تراوایی آب خالص، افزایش %300 استحکام مکانیکی و نیز افزایش %400 آستانه تحمل پارگی غشا در آزمون تراوایی آب خالص در غشا با غلظت %30 وزنی زئولیت است. در مرحله دوم از بهینه سازی ساختار و عملکرد غشا، به روش طراحی آزمون پاسخ رویه، اثر انفرادی و متقابل عوامل اثرگذار از جمله غلظت زئولیت، ضخامت غشا و دمای حمام انعقاد روی مقدار تراوایی آب و استحکام مکانیکی بررسی شد. نتایج به دست آمده حاکی از بهبود مقدار تراوایی آب با افزایش غلظت زئولیت و دمای حمام انعقاد است. در حالی که افزایش ضخامت غشا اثر چندانی بر بهبود تراوایی آب نداشت. نکته جالب اینکه افزایش ضخامت غشا فقط باعث بهبود استحکام مکانیکی غشا شد. درنهایت، عملکرد غشاهای ساخته شده در مرحله اول با استفاده از محلول کلاژن ارزیابی شد. نتایج به دست آمده نشان داد، غشاهای حاوی زئولیت مقاومت بیشتری در برابر گرفتگی دارند و این مقاومت با افزایش مقدار زئولیت افزایش می یابد
افزایش هم زمان مقدار تراوایی و استحکام مکانیکی و کاهش گرفتگی، از چالش های پیش روی پژوهشگران در ماتریس غشاهای پلیمری است. در این پژوهش، غشاهای پلیمری از جنس پلی اتیلن که ذرات زئولیت ZSM-5 به آن اضافه شده بود، به روش جدایی فاز با القای گرمایی ساخته شدند.ساخت غشاها در دو مرحله انجام شد. در مرحله اول، در ضخامت و دمای ثابت حمام انعقاد، مقدار زئولیت نسبت به پلیمر در محدوده 0 تا %30 وزنی تغییر داده شد و نتایج مربوط به تغییرات مقدار تراوایی آب خالص و استحکام مکانیکی با نسبت زئولیت به پلیمر ارزیابی شد. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش %60 مقدار تراوایی آب خالص، افزایش %300 استحکام مکانیکی و نیز افزایش %400 آستانه تحمل پارگی غشا در آزمون تراوایی آب خالص در غشا با غلظت %30 وزنی زئولیت است. در مرحله دوم از بهینه سازی ساختار و عملکرد غشا، به روش طراحی آزمون پاسخ رویه، اثر انفرادی و متقابل عوامل اثرگذار از جمله غلظت زئولیت، ضخامت غشا و دمای حمام انعقاد روی مقدار تراوایی آب و استحکام مکانیکی بررسی شد. نتایج به دست آمده حاکی از بهبود مقدار تراوایی آب با افزایش غلظت زئولیت و دمای حمام انعقاد است. در حالی که افزایش ضخامت غشا اثر چندانی بر بهبود تراوایی آب نداشت. نکته جالب اینکه افزایش ضخامت غشا فقط باعث بهبود استحکام مکانیکی غشا شد. درنهایت، عملکرد غشاهای ساخته شده در مرحله اول با استفاده از محلول کلاژن ارزیابی شد. نتایج به دست آمده نشان داد، غشاهای حاوی زئولیت مقاومت بیشتری در برابر گرفتگی دارند و این مقاومت با افزایش مقدار زئولیت افزایش می یابد
http://jips.ippi.ac.ir/article_1105_fd7707551f4225d0424716d7ab6e252d.pdf
غشای پلی اتیلنی
زئولیت ZSM-5
جدایی فاز با القای گرمایی
استحکام مکانیکی
تراوایی آب
polyethylene membrane
ZSM-5 zeolite
thermally induced phase separation
mechanical strength
water permeancy
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2014-12-22
27
5
382
373
10.22063/jipst.2014.1106
1106
Research Paper
بررسی تجربی رفتار خستگی رزین اپوکسی تحت کنترل بار و جا به جایی
Experimental Investigation on Fatigue Behavior of Epoxy Resin under Load and Displacement Controls
محمود مهرداد شکریه
shokrieh@iust.ac.ir
1
مسعود اسمخانی
2
تهران، دانشگاه علم و صنعت، دانشکده مهندسی مکانیک، قطب علمی مکانیک جامدات تجربی و دینامیک، آزمونگاه تحقیقاتی کامپوزیت، صندوق پستی 13114-16846
تهران، دانشگاه علم و صنعت، دانشکده مهندسی مکانیک، قطب علمی مکانیک جامدات تجربی و دینامیک، آزمونگاه تحقیقاتی کامپوزیت، صندوق پستی 13114-16846
در این پژوهش، ابتدا در شرایط ایستا، خواص مکانیکی رزین اپوکسی شامل مدولهای کششی و خمشی و استحکام های کششی و خمشی مطالعه شد. سپس در دمای محیط، رفتار خستگی در شرایط کشش-کشش برای بسامدهای مختلف 2، 3 و 5Hz مطالعه شد. در ادامه، رزین اپوکسی در شرایط بارگذاری خستگی خمشی با کنترل جابهجایی قرار گرفت و عمر خستگی آن بررسی شد. نتایج نشان میدهد، برای رزین بررسی شده در این پژوهش، مدول کششی برابربا 2.5GPa، مدول خمشی برابر با 3GPa، استحکام کششی برابر با 59.98MPa و استحکام خمشی برابر با 110.02MPa است. برای خطی بودن رفتار نیرو - تغییرشکل، بیشینه جا به جایی مجاز در آزمون خمش سه نقطهای، برابر با 5mm به دست آمد. همچنین افزایش بسامد باعث کاهش عمر خستگی شکست شده و در میان بسامدهای آزمون شده، مقدار عمر خستگی در بسامد 2Hz در مقایسه با بسامد 5Hz ، تقریباً 5.8 برابر به دست آمده است. در ادامه تغییرات مدول کششی رزین اپوکسی در شرایط بارگذاری خستگی کشش-کشش با توجه به اهمیت آن نیز مطالعه و مشاهده شد، مدول رزین اپوکسی در بسیاری از زمانهای آزمون، تغییر چشمگیری ندارد و فقط در چرخههای اولیه و پایانی نزدیک به نقطه شکست، به طور ناگهانی کاهش می یابد. برای تکمیل مطالعه رفتار خستگی رزین اپوکسی، این ماده در بارگذاری خستگی خمشی در شرایط کنترل جا به جایی در دمای محیط قرار گرفته و نمودار بیشینه تنش اعمالی نرمال شده برحسب تعداد چرخه خستگی شکست رسم شده است و با استفاده از آن می توان عمر خستگی شکست رزین در هر تنش بیشینه اعمالی دلخواه را به خوبی پیش بینی کرد.
در این پژوهش، ابتدا در شرایط ایستا، خواص مکانیکی رزین اپوکسی شامل مدولهای کششی و خمشی و استحکام های کششی و خمشی مطالعه شد. سپس در دمای محیط، رفتار خستگی در شرایط کشش-کشش برای بسامدهای مختلف 2، 3 و 5Hz مطالعه شد. در ادامه، رزین اپوکسی در شرایط بارگذاری خستگی خمشی با کنترل جابهجایی قرار گرفت و عمر خستگی آن بررسی شد. نتایج نشان میدهد، برای رزین بررسی شده در این پژوهش، مدول کششی برابربا 2.5GPa، مدول خمشی برابر با 3GPa، استحکام کششی برابر با 59.98MPa و استحکام خمشی برابر با 110.02MPa است. برای خطی بودن رفتار نیرو - تغییرشکل، بیشینه جا به جایی مجاز در آزمون خمش سه نقطهای، برابر با 5mm به دست آمد. همچنین افزایش بسامد باعث کاهش عمر خستگی شکست شده و در میان بسامدهای آزمون شده، مقدار عمر خستگی در بسامد 2Hz در مقایسه با بسامد 5Hz ، تقریباً 5.8 برابر به دست آمده است. در ادامه تغییرات مدول کششی رزین اپوکسی در شرایط بارگذاری خستگی کشش-کشش با توجه به اهمیت آن نیز مطالعه و مشاهده شد، مدول رزین اپوکسی در بسیاری از زمانهای آزمون، تغییر چشمگیری ندارد و فقط در چرخههای اولیه و پایانی نزدیک به نقطه شکست، به طور ناگهانی کاهش می یابد. برای تکمیل مطالعه رفتار خستگی رزین اپوکسی، این ماده در بارگذاری خستگی خمشی در شرایط کنترل جا به جایی در دمای محیط قرار گرفته و نمودار بیشینه تنش اعمالی نرمال شده برحسب تعداد چرخه خستگی شکست رسم شده است و با استفاده از آن می توان عمر خستگی شکست رزین در هر تنش بیشینه اعمالی دلخواه را به خوبی پیش بینی کرد.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1106_d9ac0d84ce355eedee2f13c3972a56a9.pdf
رفتار خستگی
کنترل جا به جایی
رزین اپوکسی
اثر بسامد
خواص مکانیکی
fatigue behavior
displacement control
epoxy resin
frequency effect
mechanical properties
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2014-12-22
27
5
394
383
10.22063/jipst.2014.1107
1107
Research Paper
تبلور و شکل شناسی نانوکامپوزیت های برپایه پلی لاکتیک اسید - نانوصفحه های گرافن: اثر عامل دارکردن نانوذرات
Crystallization and Morphology of Nanocomposites Based on Poly(lactic acid)/Graphene Nanoplatelets: Effect of Nanoparticle Functionalization
پدرام منافی
pmanafi1987@gmail.com
1
اسماعیل قاسمی
ghasemi@iranpolymerinstitute.org
2
محمد کرابی
m.karabi@ippi.ac.ir
3
حامد عزیزی
h.azizi@ippi.ac.ir
4
محمدرضا منافی
5
کاشان، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کاشان، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی 433-87135
تهران،پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه پلاستیک، صندوق پستی 112-14975
تهران،پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه پلاستیک، صندوق پستی 112-14975
تهران،پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه پلاستیک، صندوق پستی 112-14975
تهران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، دانشکده علوم پایه، گروه شیمی کاربردی، صندوق پستی 1365-17776
تبلورنانوکامپوزیت های برپایه پلیمرهای نیمه بلوری در بسیاری از کاربردها نقش اساسی ایفا می کند. در این مطالعه، نانوکامپوزیت های برپایه پلی لاکتیک اسید شامل 0.5 و 1 درصد وزنی گرافن به روش محلولی با استفاده از حلال دی متیل فرمامید (DMF) ساخته شدند. برای پخش بهتر و داشتن برهم کنش مناسب با پایه پلیمری، گرافن ها با اسید اصلاح شدند و گروه های هیدروکسیل و کربوکسیل روی آنها نشانده شد. پس از مرحله اکسایش از واکنش کلردارکردن برای نشاندن گروه های کلر روی ذرات گرافن استفاده شد. واکنش اصلاح سطح ذرات گرافن به روش های زیرقرمز تبدیل فوریه، شناسایی عنصری و گرماوزن سنجی ردیابی شد. شکل شناسی نانوکامپوزیت ها با میکروسکوپ الکترونی پویشی انجام شد. رفتار تبلور به روش ناهم دما و هم دما در دماهای 115 ،120 ، 125 و 130ºC با گرماسنجی پویشی تفاضلی بررسی و اثر عامل دارکردن نانوذرات گرافن روی این رفتار مطالعه شد. این ریز نگارها از نانوکامپوزیت ها، توزیع و پراکندگی بهتر نانوذرات عامل دارشده را در ماتریس پلیمری نشان داد. نمونه های حاوی نانوذرات اصلاح شده و پیوندخورده با زنجیرهای پلیمری، قابلیت بلورشدن بیشتری در مقایسه با نمونه های حاوی گرافنهای خالص پیدا کردند. با افزایش دما در رفتار تبلور هم دما، زمان شروع تبلور (tonset) کاهش مییابد که این موضوع میتواند به تحرک زنجیرهای نانوکامپوزیت ها مربوط باشد. به نظر میرسد، با افزایش نانوذرات اصلاحشده تشکیل بلورهای β راحت تر بوده و در دمانگاشت ها مشخص تر است.
تبلورنانوکامپوزیت های برپایه پلیمرهای نیمه بلوری در بسیاری از کاربردها نقش اساسی ایفا می کند. در این مطالعه، نانوکامپوزیت های برپایه پلی لاکتیک اسید شامل 0.5 و 1 درصد وزنی گرافن به روش محلولی با استفاده از حلال دی متیل فرمامید (DMF) ساخته شدند. برای پخش بهتر و داشتن برهم کنش مناسب با پایه پلیمری، گرافن ها با اسید اصلاح شدند و گروه های هیدروکسیل و کربوکسیل روی آنها نشانده شد. پس از مرحله اکسایش از واکنش کلردارکردن برای نشاندن گروه های کلر روی ذرات گرافن استفاده شد. واکنش اصلاح سطح ذرات گرافن به روش های زیرقرمز تبدیل فوریه، شناسایی عنصری و گرماوزن سنجی ردیابی شد. شکل شناسی نانوکامپوزیت ها با میکروسکوپ الکترونی پویشی انجام شد. رفتار تبلور به روش ناهم دما و هم دما در دماهای 115 ،120 ، 125 و 130ºC با گرماسنجی پویشی تفاضلی بررسی و اثر عامل دارکردن نانوذرات گرافن روی این رفتار مطالعه شد. این ریز نگارها از نانوکامپوزیت ها، توزیع و پراکندگی بهتر نانوذرات عامل دارشده را در ماتریس پلیمری نشان داد. نمونه های حاوی نانوذرات اصلاح شده و پیوندخورده با زنجیرهای پلیمری، قابلیت بلورشدن بیشتری در مقایسه با نمونه های حاوی گرافنهای خالص پیدا کردند. با افزایش دما در رفتار تبلور هم دما، زمان شروع تبلور (tonset) کاهش مییابد که این موضوع میتواند به تحرک زنجیرهای نانوکامپوزیت ها مربوط باشد. به نظر میرسد، با افزایش نانوذرات اصلاحشده تشکیل بلورهای β راحت تر بوده و در دمانگاشت ها مشخص تر است.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1107_00e0d258889a205477c9a12865f781fb.pdf
تبلور
نانوکامپوزیت
پلی لاکتیک اسید
گرافن
عامل دارکردن
crystallization
Nanocomposite
poly(lactic acid)
Graphene
functionalization
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2014-12-22
27
5
407
395
10.22063/jipst.2014.1108
1108
Research Paper
احیای زیستی لاستیک بازیافتی و اثر آن بر خواص مکانیکی لاستیک ولکانش شده نو
Biological Reclaiming of Recycled Rubber and Its Effect on Mechanical Properties of New Rubber Vulcanizates
مریم منصوری راد
mansourie_rad_66@yahoo.com
1
مهدی رزاقی کاشانی
mehdi.razzaghi@modares.ac.ir
2
سید محمد موسوی
3
تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی 114-14115
تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی 114-14115
تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی بیوتکنولوژی، صندوق پستی 114-14115
امروزه به دلیل مسائل زیست محیطی، احیای لاستیک و تایر اهمیت زیادی پیدا کرده است. روش های مختلفی برای بازیابی یا گوگردزدایی از لاستیک وجود دارد. از روش هایی که در آن گوگردزدایی از لاستیک بدون تخریب ساختار پلیمری آن، انجام می شود، روش های زیستی است. در این پژوهش، قابلیت و امکان استفاده از باکتری گرمادوست اکسنده گوگرد، اسیدیانوس بریرلی، برای این منظور مطالعه شد. برای سم زدایی، ابتدا پودر لاستیک فرسوده با حلال های آلی شسته شد. سپس، در شرایط بهینه که برای رشد مناسب میکروارگانیسم به کمک نرم افزار معین شده بود، فرایند گوگردزدایی از لاستیک در دو راکتور زیستی یکی حاوی میکروارگانیسم و دیگری با شرایط یکسان ولی فاقد میکروارگانیسم انجام شد. برای حصول اطمینان از انجام فرایند گوگردزدایی، از پودر حاصل از زیست عمل آوری در راکتور، طیف زیرقرمز تبدیل فوریه و تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه شد. نتایج این آزمون ها حاکی از وجود تغییرات سطحی در پودر لاستیک و کاهش پیوندهای گوگردی بود. نمونه های حاصل از راکتورهای زیستی، با و بدون وجود باکتری و نیز پودر لاستیک فرایند نشده، با لاستیک استیرن بوتادی ان نو آمیزه سازی شد. خواص کششی و استحکام آمیزه های پخت شده با آزمون کشش تک جهتی و نیز برهم کنش های پودر با ماتریس لاستیکی، با آزمون دینامیکی- مکانیکی- گرمایی بررسی شد. اگرچه اثر میکروارگانیسم در افزایش برهم کنش پودر لاستیک اصلاح شده و ماتریس لاستیکی نو با تحلیل دینامیکی- مکانیکی- گرمایی مشاهده شد. اما بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی آمیزه های حاوی پودر اصلاح شده به وسیله اسیدیانوس بریرلی نسبت به سایر نمونه ها دیده نشد. کم بودن مقدار گوگرد، پیوند شیمیایی گوگرد در لاستیک و عدم قابلیت اسیدیانوس بریرلی در شکست پیوندهای شیمیایی می تواند از دلایل بازیابی ناکافی باشد.
امروزه به دلیل مسائل زیست محیطی، احیای لاستیک و تایر اهمیت زیادی پیدا کرده است. روش های مختلفی برای بازیابی یا گوگردزدایی از لاستیک وجود دارد. از روش هایی که در آن گوگردزدایی از لاستیک بدون تخریب ساختار پلیمری آن، انجام می شود، روش های زیستی است. در این پژوهش، قابلیت و امکان استفاده از باکتری گرمادوست اکسنده گوگرد، اسیدیانوس بریرلی، برای این منظور مطالعه شد. برای سم زدایی، ابتدا پودر لاستیک فرسوده با حلال های آلی شسته شد. سپس، در شرایط بهینه که برای رشد مناسب میکروارگانیسم به کمک نرم افزار معین شده بود، فرایند گوگردزدایی از لاستیک در دو راکتور زیستی یکی حاوی میکروارگانیسم و دیگری با شرایط یکسان ولی فاقد میکروارگانیسم انجام شد. برای حصول اطمینان از انجام فرایند گوگردزدایی، از پودر حاصل از زیست عمل آوری در راکتور، طیف زیرقرمز تبدیل فوریه و تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه شد. نتایج این آزمون ها حاکی از وجود تغییرات سطحی در پودر لاستیک و کاهش پیوندهای گوگردی بود. نمونه های حاصل از راکتورهای زیستی، با و بدون وجود باکتری و نیز پودر لاستیک فرایند نشده، با لاستیک استیرن بوتادی ان نو آمیزه سازی شد. خواص کششی و استحکام آمیزه های پخت شده با آزمون کشش تک جهتی و نیز برهم کنش های پودر با ماتریس لاستیکی، با آزمون دینامیکی- مکانیکی- گرمایی بررسی شد. اگرچه اثر میکروارگانیسم در افزایش برهم کنش پودر لاستیک اصلاح شده و ماتریس لاستیکی نو با تحلیل دینامیکی- مکانیکی- گرمایی مشاهده شد. اما بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی آمیزه های حاوی پودر اصلاح شده به وسیله اسیدیانوس بریرلی نسبت به سایر نمونه ها دیده نشد. کم بودن مقدار گوگرد، پیوند شیمیایی گوگرد در لاستیک و عدم قابلیت اسیدیانوس بریرلی در شکست پیوندهای شیمیایی می تواند از دلایل بازیابی ناکافی باشد.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1108_cb8c1bb20c1e2b7ed4a1a3a835b5b84d.pdf
بازیافت لاستیک
واولکانش
گوگردزدایی زیستی
اسیدیانوس بریرلی
پودر لاستیک فرسوده
rubber recycling
de-vulcanization
biological desulfurization
acidianus brierleyi
waste tire powder
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2014-12-22
27
5
421
409
10.22063/jipst.2014.1109
1109
Research Paper
مدل سازی عددی و بررسی تجربی رفتار کشسان – پلاستیک نانوکامپوزیتهایPA6/NBR تقویت شده با نانولولههای کربنی به کمک میکرومدل اجزای محدود
Numerical Modeling and Experimental Study of Elastic-Plastic Behavior of Carbon Nanotubes Reinforced Nanocompsites of PA6/NBR Using a Microfinite Element Model
میرحمید رضا قریشی
1
قاسم نادری
gh.naderi@ippi.ac.ir
2
مسعود منصور
m.mansour@ippi.ac.ir
3
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه فرایند و مهندسی لاستیک، صندوق پستی 112-14975
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه فرایند و مهندسی لاستیک، صندوق پستی 112-14975
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه فرایند و مهندسی لاستیک، صندوق پستی 112-14975
در این پژوهش، رفتار مکانیکی نانوکامپوزیتهای ساخته شده برپایه لاستیک گرمانرم پلی آمید 6 وکائوچوی آکریلونیتریل بوتادی ان (PA6/NBR) تقویت شده با نانولولههای کربنی تکدیواره به طور نظری و تجربی بررسی شد. دو ترکیب 60 و %40 کائوچو همراه با سه ترکیب 0.5، 1 و %1.5 نانولوله برای ساخت نمونهها انتخاب شدند. مدل سازی برپایه بهکارگیری روش اجزای حجمی نماینده دوبعدی انجام شد. محاسبات به روش اجزای محدود غیرخطی در محیط نرم افزار Abaqus/Standard انجام شد. از مدلهای مکانیکی کشسان خطی و کشسان-پلاستیک با سختشدگی همسان به ترتیب برای بیان رفتار مکانیکی نانولوله کربنی و ماتریس پلیمری استفاده شد. نمونه های واقعی نیز به طور هم زمان به روش اختلاط مذاب درون مخلوطکن داخلی ساخته شدند. دادههای مربوط به این مدلها از آزمونهای تجربی مربوط معین شدند. مدل سازی به شکل دوبعدی تنش صفحهای در دو حالت کششی و فشاری همراه با آرایشهای مختلف برای نانولوله انجام شد. افزون بر این، دو حالت توپر و توخالی برای ذرات نانولوله درنظر گرفته شد. مقایسه بین مدولهای کشسانی و نیز رفتار کشسان-پلاستیک پیشبینی شده به کمک مدل با نتایج تجربی به دست آمده از آزمونهای کششی و فشاری روی نمونههای ساخته شده حاکی از دقت زیاد و صحت مدلسازی است. در این پژوهش مشخص شد، آرایش ذرات نانولوله اتفاقی بوده و رفتار کشسان-پلاستیک نانوکامپوزیت نیز به شکل سخت شونده همسان است. همچنین نشان داده شد، اثر فصل مشترک بین ذرات نانولوله و ماتریس همراه با آرایش ذرات در بعد سوم منبع اصلی خطا در مدل است.
در این پژوهش، رفتار مکانیکی نانوکامپوزیتهای ساخته شده برپایه لاستیک گرمانرم پلی آمید 6 وکائوچوی آکریلونیتریل بوتادی ان (PA6/NBR) تقویت شده با نانولولههای کربنی تکدیواره به طور نظری و تجربی بررسی شد. دو ترکیب 60 و %40 کائوچو همراه با سه ترکیب 0.5، 1 و %1.5 نانولوله برای ساخت نمونهها انتخاب شدند. مدل سازی برپایه بهکارگیری روش اجزای حجمی نماینده دوبعدی انجام شد. محاسبات به روش اجزای محدود غیرخطی در محیط نرم افزار Abaqus/Standard انجام شد. از مدلهای مکانیکی کشسان خطی و کشسان-پلاستیک با سختشدگی همسان به ترتیب برای بیان رفتار مکانیکی نانولوله کربنی و ماتریس پلیمری استفاده شد. نمونه های واقعی نیز به طور هم زمان به روش اختلاط مذاب درون مخلوطکن داخلی ساخته شدند. دادههای مربوط به این مدلها از آزمونهای تجربی مربوط معین شدند. مدل سازی به شکل دوبعدی تنش صفحهای در دو حالت کششی و فشاری همراه با آرایشهای مختلف برای نانولوله انجام شد. افزون بر این، دو حالت توپر و توخالی برای ذرات نانولوله درنظر گرفته شد. مقایسه بین مدولهای کشسانی و نیز رفتار کشسان-پلاستیک پیشبینی شده به کمک مدل با نتایج تجربی به دست آمده از آزمونهای کششی و فشاری روی نمونههای ساخته شده حاکی از دقت زیاد و صحت مدلسازی است. در این پژوهش مشخص شد، آرایش ذرات نانولوله اتفاقی بوده و رفتار کشسان-پلاستیک نانوکامپوزیت نیز به شکل سخت شونده همسان است. همچنین نشان داده شد، اثر فصل مشترک بین ذرات نانولوله و ماتریس همراه با آرایش ذرات در بعد سوم منبع اصلی خطا در مدل است.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1109_9b354fc3cfc3a8dab82a8e3d199896b0.pdf
نانوکامپوزیت
نانولوله کربنی
مدل سازی
RVE
روش اجزای محدود
Nanocomposite
carbon nanotube
modeling
RVE
finite element method
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2014-12-22
27
5
439
423
10.22063/jipst.2014.1110
1110
Research Paper
اثر نانوذرات میان متخلخل سیلیکا و هیدروکسی آپاتیت بر خواص کششی و گرمایی مکانیکی - دینامیکی پلی پروپیلن و اسفنج پلی پروپیلن
Effect of Mesoporous Silica and Hydroxyapatite Nanoparticles on the Tensile and Dynamic Mechanical Thermal Properties of Polypropylene and Polypropylene Foam
علیرضا آلبویه
alireza.albooyeh@gmail.com
1
عبدالحسین فریدون
ab.fereidoon@gmail.com
2
سمنان، دانشگاه سمنان، دانشکده مهندسی مکانیک، صندوق پستی35195363
سمنان، دانشگاه سمنان، دانشکده مهندسی مکانیک، صندوق پستی35195363
هدف اصلی این مقاله بررسی تجربی خواص کششی و گرمایی مکانیکی دینامیکی پلی پروپیلن و اسفنج پلی پروپیلن تقویت شده با نانوذرات میانمتخلخل سیلیکا، هیدروکسی آپاتیت، کامپوزیت میانمتخلخل سیلیکا و هیدروکسی آپاتیت است نانوکامپوزیت ها و اسفنج های نانوکامپوزیتی شامل پلی پروپیلن، سازگارکننده پلی پروپیلن، نانوذرات مختلف و اسفنج کننده شیمیایی رای نمونه های اسفنجی به روش اختلاط مذاب در اکسترودر دوپیچی با یکدیگر مخلوط شدند. نتایج حاصل از آزمون ها در مجموع نشان می دهد افزایش تمام نانوذرات پرکننده با درصد وزنی یکسان، باعث بهبود خواص مکانیکی پلی پروپیلن خالص و اسفنج پلی پروپیلن می شود. همچنین، ساختار متخلخل نمونه های اسفنجی باعث می شود، این نمونه ها، مشخصات میرایی بیشتر و خواص کششی کمتری نسبت به نمونه های جامد داشته باشند. به دلیل صلبیت و استحکام بسیار زیاد نانوذرات هیدروکسی آپاتیت، بیشترین افزایش مدول و استحکام کششی با افزودن این نانوذرات به پلی پروپیلن خالص و اسفنج پلی پروپیلن اتفاق می افتد. بیشترین ضریب میرایی با افزایش نانوذرات میانمتخلخل سیلیکا - هیدروکسی آپاتیت به پلی پروپیلن خالص و اسفنج آن به دلیل ماهیت متخلخل ذرات میانمتخلخل سیلیکا که با ذرات هیدروکسی آپاتیت تقویت شده اند، حاصل می شود. نتایج آزمون خواص گرمایی DSC نشان داد، افزایش نانوذرات مختلف اثر بسزایی بر رفتار تبلور و ذوب پلی پروپیلن خالص ندارند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی حاکی از پراکنش خوب و همگن نانوذرات مختلف درون ماتریس پلیمری است. افزون بر این، افزودن نانوذرات مختلف به اسفنج پلی پروپیلن باعث افزایش چگالی سلول، کاهش اندازه سلول و بهبود توزیع اندازه سلول ها م یشود. همچنین کمترین اندازه سلول و بیشترین چگالی سلول با افزایش نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و میانمتخلخل سیلیکا - هیدروکسی آپاتیت به اسفنج پلی پروپیلن ایجاد می شود.
هدف اصلی این مقاله بررسی تجربی خواص کششی و گرمایی مکانیکی دینامیکی پلی پروپیلن و اسفنج پلی پروپیلن تقویت شده با نانوذرات میانمتخلخل سیلیکا، هیدروکسی آپاتیت، کامپوزیت میانمتخلخل سیلیکا و هیدروکسی آپاتیت است نانوکامپوزیت ها و اسفنج های نانوکامپوزیتی شامل پلی پروپیلن، سازگارکننده پلی پروپیلن، نانوذرات مختلف و اسفنج کننده شیمیایی رای نمونه های اسفنجی به روش اختلاط مذاب در اکسترودر دوپیچی با یکدیگر مخلوط شدند. نتایج حاصل از آزمون ها در مجموع نشان می دهد افزایش تمام نانوذرات پرکننده با درصد وزنی یکسان، باعث بهبود خواص مکانیکی پلی پروپیلن خالص و اسفنج پلی پروپیلن می شود. همچنین، ساختار متخلخل نمونه های اسفنجی باعث می شود، این نمونه ها، مشخصات میرایی بیشتر و خواص کششی کمتری نسبت به نمونه های جامد داشته باشند. به دلیل صلبیت و استحکام بسیار زیاد نانوذرات هیدروکسی آپاتیت، بیشترین افزایش مدول و استحکام کششی با افزودن این نانوذرات به پلی پروپیلن خالص و اسفنج پلی پروپیلن اتفاق می افتد. بیشترین ضریب میرایی با افزایش نانوذرات میانمتخلخل سیلیکا - هیدروکسی آپاتیت به پلی پروپیلن خالص و اسفنج آن به دلیل ماهیت متخلخل ذرات میانمتخلخل سیلیکا که با ذرات هیدروکسی آپاتیت تقویت شده اند، حاصل می شود. نتایج آزمون خواص گرمایی DSC نشان داد، افزایش نانوذرات مختلف اثر بسزایی بر رفتار تبلور و ذوب پلی پروپیلن خالص ندارند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی حاکی از پراکنش خوب و همگن نانوذرات مختلف درون ماتریس پلیمری است. افزون بر این، افزودن نانوذرات مختلف به اسفنج پلی پروپیلن باعث افزایش چگالی سلول، کاهش اندازه سلول و بهبود توزیع اندازه سلول ها م یشود. همچنین کمترین اندازه سلول و بیشترین چگالی سلول با افزایش نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و میانمتخلخل سیلیکا - هیدروکسی آپاتیت به اسفنج پلی پروپیلن ایجاد می شود.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1110_a896d2da6c20267249a9745507083603.pdf
اسفنج نانوکامپوزیتی
خواص کششی
خواص گرمایی مکانیکی - دینامیکی
سیلیکای میانمتخلخل
هیدروکسی آپاتیت
nanocomposite foam
tensile properties
dynamic mechanical thermal properties
mesoporous silica
hydroxyapatite
per
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
10163255
20080883
2014-12-22
27
5
448
441
10.22063/jipst.2014.1111
1111
Research Paper
اثر ظرافت و فاصله نخهای اتصال عمودی بر استحکام خمشی کامپوزیتهای سهبعدی کربن - فنولی
Effect of Through-the-Thickness Yarn Fineness and Distanceon Damage Behavior of Carbon-Phenolic 3D Composites
بهزاد نجفلو
b.najafloo@aut.ac.ir
1
امیرمسعود رضادوست
a.rezadoust@ippi.ac.ir
2
مسعود لطیفی
latifi@aut.ac.ir
3
تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نساجی، قطب علمی و پژوهشکده نساجی، صندوق پستی 4413-15875
تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه کامپوزیت، صندوق پستی 112-14975
تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نساجی، قطب علمی و پژوهشکده نساجی، صندوق پستی 4413-15875
در این مقاله، اثر ظرافت و فاصله نخهای اتصال عمودی بر رفتار شکست کامپوزیتهای سهبعدی که به روش تلقیح رزین در خلأ تولید شدند، ارزیابی شده است. بدین منظور کامپوزیت سهبعدی کربن- فنولی با نمره نخ های مختلف در فواصل بافت عمودی متفاوت 5.5mm تا 16.5mm تهیه شدند تا مقادیر بهینه هر یک از آنها به دست آید. نتایج آزمون خمش سه نقطه ای نشان داد، کامپوزیت های با بافت عمودی در مقایسه با کامپوزیت های فاقد الیاف در جهت ضخامت، %17تا 34%، استحکام خمشی کمتری دارند، در حالی که نخ در جهت ضخامت، موجب اتصال مکانیکی بین لایه ها شده و از گسترش پدیده لایه لایه شدن در کامپوزیت های دارای بافت عمودی جلوگیری می کند. ضعف کامپوزیت های دارای بافت عمودی به دلیل صدمات ناشی از وجود الیاف در جهت ضخامت است که موجب ایجاد نقاط تمرکز تنش و عدم هم راستایی الیاف صفحه ای میشود. از طرفی وجود الیاف در جهت ضخامت از لایه لایه شدن کامپوزیت جلوگیری می کند. درنتیجه، مقاومت لایه ای آن افزایش می یابد و نوع شکست نیز از حالت ترد به چقرمه تغییر می یابد. درحالی که در کامپوزیت های دارای بافت عمودی با نمره نخ اتصال یکسان، با افزایش فاصله نخ در بافت عمودی، استحکام خمشی کاهش می یابد، در نمونه های 5.5 میلیمتری با افزایش نمره نخ اتصال، استحکام خمشی کامپوزیت کاهش و در نمونه 16.5 میلیمتری افزایش نشان داد. همچنین، در نمونه کامپوزیت های دارای بافت عمودی، تنش پس از شکست اصلی، نسبت به کامپوزیت های فاقد نخ اتصال، مقادیر بیشتری داشت.
در این مقاله، اثر ظرافت و فاصله نخهای اتصال عمودی بر رفتار شکست کامپوزیتهای سهبعدی که به روش تلقیح رزین در خلأ تولید شدند، ارزیابی شده است. بدین منظور کامپوزیت سهبعدی کربن- فنولی با نمره نخ های مختلف در فواصل بافت عمودی متفاوت 5.5mm تا 16.5mm تهیه شدند تا مقادیر بهینه هر یک از آنها به دست آید. نتایج آزمون خمش سه نقطه ای نشان داد، کامپوزیت های با بافت عمودی در مقایسه با کامپوزیت های فاقد الیاف در جهت ضخامت، %17تا 34%، استحکام خمشی کمتری دارند، در حالی که نخ در جهت ضخامت، موجب اتصال مکانیکی بین لایه ها شده و از گسترش پدیده لایه لایه شدن در کامپوزیت های دارای بافت عمودی جلوگیری می کند. ضعف کامپوزیت های دارای بافت عمودی به دلیل صدمات ناشی از وجود الیاف در جهت ضخامت است که موجب ایجاد نقاط تمرکز تنش و عدم هم راستایی الیاف صفحه ای میشود. از طرفی وجود الیاف در جهت ضخامت از لایه لایه شدن کامپوزیت جلوگیری می کند. درنتیجه، مقاومت لایه ای آن افزایش می یابد و نوع شکست نیز از حالت ترد به چقرمه تغییر می یابد. درحالی که در کامپوزیت های دارای بافت عمودی با نمره نخ اتصال یکسان، با افزایش فاصله نخ در بافت عمودی، استحکام خمشی کاهش می یابد، در نمونه های 5.5 میلیمتری با افزایش نمره نخ اتصال، استحکام خمشی کامپوزیت کاهش و در نمونه 16.5 میلیمتری افزایش نشان داد. همچنین، در نمونه کامپوزیت های دارای بافت عمودی، تنش پس از شکست اصلی، نسبت به کامپوزیت های فاقد نخ اتصال، مقادیر بیشتری داشت.
http://jips.ippi.ac.ir/article_1111_aaa7ff65f0142eec18c7d7a52995c162.pdf
کامپوزیت سهبعدی
بافت عمودی
استحکام خمشی
نوع شکست
جدایی لایه ها
3D composite
tufting
flexural strength
failure mechanism
delamination