مقایسه تجربی اثرمیکروتالک و نانورس بر خواص ساختاری اسفنج‌های پلی‌اتیلن تولیدشده با قالب گیری چرخشی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 ارومیه، دانشگاه ارومیه، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، صندوق پستی 57561-15311

2 تورنتو، دانشگاه تورنتو، دانشکده مهندسی صنایع و مکانیک، آزمایشگاه ساخت پلاستیک‌های میکروسلولی

چکیده

فرضیه‌: اسفنج‌های پلیمری به‌دلیل داشتن ساختار سلولی و متخلخل خواص منحصر به‌فردی دارند و این خواص امروزه توجه ویژه‌ای را در جوامع علمی و صنعتی جلب کرده است. تغییرات در ساختار سلولی اسفنج‌ها از جمله نسبت انبساط، چگالی سلول و اندازه سلول باعث تغییر در خواص نهایی آن‌ها می‌شود. بدین دلیل، مطالعه اثر پارامترهای فرایندی بر ساختار سلولی اسفنج‎‌های پلیمری ضروری به‌نظر می‌رسد. از سوی دیگر، روش قالب‌گیری چرخشی به‌دلیل قابلیت زیاد در تولید قطعه‌های بزرگ توخالی با شکل‌های پیچیده در مقایسه با سایر روش‌های فرایندی به‌سرعت در حال توسعه است. پارامترهای فرایندی مختلفی بر خواص ساختاری اسفنج‌های پلیمری اثرگذارند. استفاده از عوامل هسته‌زا به‌عنوان پارامتر موادی می‌تواند به‌طور مؤثری بر خواص ساختاری اسفنج‌های پلیمری در روش‌های  فرآوری مختلف اثرگذار باشد.
روش‌ها: بر همین اساس، در پژوهش حاضر اثر افزودن دو نوع عامل هسته‌زا شامل میکروذرات تالک و نانوذرات رس با اندازه‌های متفاوت بر خواص ساختاری اسفنج‌های پلی‌اتیلن تولیدشده با روش قالب‌گیری چرخشی بررسی شده است. از آزودی‌کربن‌آمید به‌عنوان عامل پف‌زا استفاده شد. %1 وزنی از میکروذرات تالک و نانوذرات رس به پلی‌اتیلن اضافه شده و سپس در فرایند قالب‌گیری چرخشی اسفنج شدند. خواص اسفنج شامل چگالی سلول، اندازه سلول و نسبت انبساط به‌عنوان خواص ساختاری بررسی شدند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد، میکروذرات تالک نسبت به نانوذرات رس اثر بیشتری بر افزایش چگالی سلول و کاهش اندازه سلول دارند. چگالی سلول اسفنج‌های پلی‌اتیلن با افزودن %1 وزنی نانورس و میکروتالک به‌ترتیب به‌مقدار 89 و %96 افزایش یافت. همچنین کاهشی به‌مقدار 17.5 و 20 در اندازه سلول اسفنج‌های پلی‌اتیلن به‌ترتیب با اضافه‌کردن %1 وزنی نانورس و میکروتالک مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Comparison of the Effect of Microtalc and Nanoclay on the Structural Properties of Polyethylene Foams Fabricated by Rotational Molding

نویسندگان [English]

  • Taher Azdast 1
  • Saeed Karimzadeh 1
  • Rezgar Hasanzadeh 1
  • milad moradian 1
  • Ali Doniavi 1
  • Hamidreza Akrami 2
1 Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Urmia University, P.O. Box 15311-57561, Urmia, Iran
2 Microcellular Plastics Manufacturing Laboratory, Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Toronto, Toronto, Canada
چکیده [English]

Hypothesis: Polymeric foams have fascinating specific properties due to their cellular and porous structure and these properties have attracted much attention in industrial and scientific societies nowadays. The variations in cellular structure of polymeric foams including expansion ratio, cell density, and cell size may affect their final properties. For this reason, it seems necessary to study the effect of process parameters on the cellular structure of polymeric foams. On the other hand, the rotational molding method is developing rapidly compared to other processing methods due to its ability to fabricate large complex hollow parts Different process parameters can affect the structural properties of polymeric foams Utilizing nucleation agents as a material parameter improves the structural properties of polymeric foams significantly in different processing methods.
Methods: The effect of adding two types of nucleating agents including talc microparticles and clay nanoparticles in different sizes on the structural properties of polyethylene foams made by rotational molding process was investigated
Azodicarbonamide was used as the chemical blowing agent. Talc microparticles (1% by weight) and clay nanoparticles were added to polyethylene and foamed using rotational molding process. Cell density, cell size, and expansion ratio were investigated as structural properties.
Findings: The findings revealed that the effect of talc microparticles on increasing cell density and decreasing cell size was more significant than the effect of clay nanoparticles. Cell density of polyethylene foam was improved by 96% and 89% by adding 1% (by weight) of talc microparticles and clay nanoparticles, respectively. A 20% and 17.5% decrease in the cell size of polyethylene foam was also observed with the addition of 1% (by weight) of talc microparticles and clay nanoparticles respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rotational molding
  • foam
  • Talc
  • Nano clay
  • Structural properties