تحلیل تجربی خواص مکانیکی نانو کامپوزیت پلی‌پروپیلن/لاستیک ضایعاتی/نانو خاک رس

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

2 دانشگاه تبیت دبیر شهید رجائی

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

چکیده

پلی­پروپیلن(PP) ترموپلاستیکی نیمه‌کریستالی است که در صنایع بسیاری مورد استفاده قرار می­گیرد. یکی از ضعف­های این ماده کم بودن مقاومت به ضربه آن است. در این تحقیق برای بالا بردن مقاومت به ضربه  و مدول یانگ PP از لاستیک ضایعاتی  و نانو ذرات خاک رس (کلوزیت 15A) به عنوان تقویت کننده استفاده شده است. نانو کامپوزیت سه تایی پلی­پروپیلن/ لاستیک ضایعاتی/ نانو خاک­رس با روش اختلاط مذاب تهیه شده و سپس چقرمگی و استحکام کششی آن با استفاده از آزمون­های مکانیکی مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با روش طراحی آزمایش، مقدار درصد بهینه مواد برای رسیدن به حداکثر استحکام کششی و ضربه محاسبه شده است. برای شناخت و مطالعه ساختار ماده نیز از آنالیز اشعه ایکس (XRD)و تصاویر میکروسکوپ روبشی گسیل میدانی(FESEM) استفاده شده است.نشان داده شد که با انتخاب ترکیب مناسب می‌توان استحکام کششی و ضربه ماده حاصل را نسبت به ماده مبنا به ترتیب تا 7/55 درصد و 7/35 درصد افزایش داد.

کلیدواژه‌ها


[1]  Zhen, X., and Qiuju, W.,"Study of Microcellularinjection-molded Polypropylene/Waste Ground Rubber Tire Powder Blend", Materials and Design, Vol. 31, pp. 589–593,(2010).

 

[2]   Ismail, H., and Misra, R. D. K., "The Compatibilizing Effect of Epoxy Resin (EP) on Polypropylene(PP)/Recycled Acrylonitrile Butadiene Rubber (NBRr) Blends", Polymer Testing, Vol. 28, pp. 363–370, (2008).

 

[3]   Dong, Y.,  Bhattacharyya, D., and Hunter, P. J., "Experimental Characterization and Object-oriented Finite Element Modelling of Organoclay Nanocomposites", Composites Science and Technology, Vol. 68, pp. 2864–2875, (2007).

 

[4]   Yuan, Q., and Misra, R.D.K., "Impact Fracture Behavior of Clay Reinforced Polypropylene Nano Composites", Polymer, Vol. 47, pp. 4421–4433, (2006).

 

[5]   Kim, D. H., Fasulo, P. D., Rodgers, W. R., and Paul, D. R., "Structure and Properties of Polypropylene-based Nanocomposites: Effect of PP-g-MA to OrganoclayRatio", Polymer, Vol. 48, pp. 5308-5323, (2007).

 

[6] Zhang, S. L., Zhang, Z. X., Xin, Z. X., Pal, K., and Kim, J. K., "Prediction of Mechanical Properties of Polypropylene/Waste Ground Rubber Tire Powder Treated by Bitumen Composites via Uniform Design and Frtificial Neural Networks", Materials and Design, Vol. 31, pp. 1900–1905, (2010).

 

[7]   Chiu, F. C., Yen, H.Z., and Chen, C.C., "Phase Morphology and Physical Properties of PP/HDPE/Organoclay (Nano) Composites with and without a Maleated EPDM as a Compatibilizer", Polymer Testing, Vol. 29, pp. 706–716, (2010).

 

[8]   Phadke, A. A., and De, S. K., "Effect of Cryogroundon Melt Flow and Mechanical Properties of Polypropylene", Polym. Eng. Sci, Vol. 26, No. 15, pp. 1079–1087, (1986).

 

[9]   Tantayanon, S., and Juikham, S., "Enhanced Toughening of Poly (Propylene) with Reclaimed-Tire Rubber", J. Appl. Polym. Sci. Vol. 91, No. 1, pp. 510–515, (2004).

 

[10] Lee, S.H., Belasubramanian, M., and Kim, J. K., "Dynamicreaction Inside Corotating Twin Extruder, I. Truck Tire Model Material/Polypropylene Blends", J. Appl. Polym. Sci, Vol. 106, No. 5, pp. 3193–3208, (2007).

 

[11] Fayte, R., Jerome, R. and Teyssié, P. H., "Characterization and Control of Interface Sine Mulsified Incompatible Polymer Blends", J. Polym. Eng. Sci., Vol. 27, No. 5, pp. 328–334, (1987).

 

[12] Horák, Z., Fort, F., Hlavatá, D., Lednický, F. and Vecerka, V., "Compatibilization of High Impact Polystyrene/Polypropylene Blends", Polymer, Vol. 37, No. 1, pp. 65–73, (1996).

 

[13] Ismail, H., Nasaruddin, M. N., and Rozman, H. D., "The Effect of Multifunctional Additive in White Rice Husk Ash Filled Natural Rubber Compounds", Eur. Polym. J., Vol. 35, No. 8, 1429–1437, (1999).

 

[14] Siriwardena, S., Ismail, H., Ishiaku, U. S., and Perera, M. C. S., "Mechanical and Morphological Properties of White Rice Husk Ash Filled Polypropylene/Ethylene–Propylene–DieneTerpolymerthermoplastic Elastomer Composites", J. Appl. Polym. Sci., Vol. 85, No. 2, pp. 438–453, (2002).

 

[15] DaCosta, H.M., Ramos, V. D., DaSilva, W. S., and Sirqueira, A. S., "Analysis and Optimization of Polypropylene(PP)/Ethylene–Propylene–Diene Monomer (EPDM)/Scrap Rubber Tire(SRT) Mixtures using RSM Methodology", Polymer Testing, Vol. 29, pp. 572–578, (2010).

 

[16] DaCosta, H.M., Ramos, V. D., and Rocha, M. C. G., "Analysis of Thermal Properties and Impact Strength of PP/SRT, PP/EPDM and PP/SRT/ EPDM Mixtures in Single Screw Extruder", Polym. Test., Vol. 25, No. 4, pp. 498–503, (2006).

 

[17]   Oliphant, K., and Baker, W.E., "The Use of Cryogenically Ground Rubber Tires as a Filler in Polyolefin Blends", Polym. Eng. Sci., Vol. 33, No. 3, pp. 166–174, (1993).

 

[18]   Karger-Kocsis, J., Kalló, A., and Kuleznev, V. N., "Phase Structure of Impact-modified Polypropylene Blends", Polymer, Vol. 25, No. 2, pp. 279–286, (1984).

 

[19]   Zhang, B.Z., Uhlmann, D. R., and VanderSande, J. B., "Rubber-Toughening in Polypropylene", J. Appl. Polym. Sci, Vol. 30, No. 6, pp. 2485–2504, (1985).

 

[20]   DaCosta, H. M., and Ramos, V.D., "Analysis of Thermal Properties and Rheological Behavior of LLDPE/EPDM and LLDPE/EPDM/SRT Mixtures", Polym. Test, Vol. 27, No. 1, pp. 27–34, (2008).