بررسی پارامتر های موثر بر خواص هدایت حرارتی و الکتریکی در نانو کامپوزیت برپایهآلیاژPET/PBT حاوی ذرات نانو مس و گرافن

تعداد 80 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir

چکیده

اغلب مواد پلیمری عايق بوده و دربسياري از كاربردها نياز به افزايش رسانش الكتريكي آنها مي باشد. امروزه مواد پليمري رساناي الكتريكي با مقاومت الكتريكي كم موردتوجه فراوان قرار گرفته اند زيرا كه در مقايسه با فلزات از وزن كمتر، مقاومت زيادتر در مقابل خوردگي و عوامل جوي و از همه مهم تر سهولت فرآيند پذيري و شكل دهي بيشتري برخوردار مي باشد.كاربردهاي عمده اين مواد در ساخت نيمه هادي ها، مواد وپوشش هاي ضد استاتيك، مواد هوشمند به فشار و دما و پوشش دهنده هاي الكترومغناطيس مي باشد. استفاده از نانو فيلر هاي با رسانش الكتريكي بالا در ماتريس هاي پليمري و به عبارت ديگر نانو كامپوزيت هاي پليمري مورد توجه خاص قرار گرفته شده است زيرا كه با انتخاب مناسب از نوع نانو فيلر، اندازه ذره و شكل هندسي آن و از همه مهمتر چيدمان صحيح از نانو ذرات در بستر پليمري مي توان ساختار نانو كامپوزيت لايه گونه اي مهندسي نمود تا بتواند از رفتار الكتريكي خاص بر خورار بوده و در يك درصد كم ازرسانش الكتريكي بالا برخوردار گردند. مكانيسم عمده رسانا شدن ماتريس هاي پليمري توسط نانو فيلرهاي رسانا از طريق تشكيل مسيرهاي رسانا در بستر پليمر مي باشد. نانو گرافیت از جمله نانو فیلر های با رسانش الکتریکی بالا در تهیه نانو کامپوزیت های رسانای الکتریکی مورد توجه فراوان قرار گرفته است.

    در پروژه حاضرسعی گردیده است تا نمونه های نانو کامپوزیت رسانای الکتریکی بر پایه PET/PBT و پرکننده نانو گرافیت، نانو رس و هر دو آنها تهیه گردند. به این منظور، فرآیند اختلاط مذاب به روش مستربچ انتخاب گردید، رفتار رئولوژیکی نانو کامپوزیت، رفتار الکتریکی و بازشدگی نانو ذرات مورد مطالعه قرار گرفته است. پس از انجام آزمون های لازم مشخص شد رسانش الکتریکی نانو کامپوزیت تهیه شده برپایه PET/PBT افزایش چندانی نشان نداده است

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                         صفحه

فهرست مطالب………………………………………………………………………………………………………………… ج

فهرست جداول………………………………………………………………………………………………………………… و

فهرست تصاویر……………………………………………………………………………………………………………….. ز

چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………… ۱

فصل اول: کلیات تحقیق

۱-۱ پلی اتیلن ترفتالات (PET)…………………………………………………………………………………………… 2

۱-۱-۱ کاربردهای PET……………………………………………………………………………………………………. 4

۱-۲ پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)………………………………………………………………………………………… 6

۱-۲-۱ کاربردهای PBT……………………………………………………………………………………………………. 9

۱-۳ اصلاح خواص پلی استرها…………………………………………………………………………………………….. ۱۱

۱-۴ نانوفیلرها…………………………………………………………………………………………………………………. ۱۴

۱-۴-۱ تاثیر اندازه و شکل ذرات …………………………………………………………………………………………. ۱۴

۱-۵ پرکننده­ی گرافنی………………………………………………………………………………………………………… ۱۵

۱-۶ اثر نانو ذرات در آلیاژهای پلیمری…………………………………………………………………………………… ۱۶

۱-۷ روشهای تهیه نانوکامپوزیتهای پلیمری………………………………………………………………………………. ۱۷

۱-۷-۱ تولید نانوکامپوزیت­های پلیمری پایه­ی گرافن………………………………………………………………….. ۱۸

۱-۸ پخش غیر پیوندی گرافن درون بستر………………………………………………………………………………… ۱۹

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

۲-۱ تاریخچه و بررسی کارهای انجام شده ……………………………………………………………………………… ۲۱

۲-۱-۱ اثر روش تهیه بر خواص ………………………………………………………………………………………….. ۲۱

۲-۲ مطالعه و بررسی خواص مکانیکی PBT/PET………………………………………………………………….. 22

۲-۲-۱ استحکام کششی…………………………………………………………………………………………………….. ۲۲

۲-۲-۲ تغییر طول در نقطه شکست ………………………………………………………………………………………. ۲۳

۲-۲-۳ استحکام ضربه……………………………………………………………………………………………………….. ۲۴

۲-۳ بررسی خواص حرارتی……………………………………………………………………………………………….. ۲۴

۲-۳-۱ اثر ترکیب درصد PBT در بهبود خواص آلیاژ PBT/ PET………………………………………………. 27

۲-۴ خواص مکانیکی …………………………………………………………………………………………………….. ۲۸

۲-۴-۱ آنالیزHDT………………………………………………………………………………………………………… 29

۲-۵ خواص الکتریکی…………………………………………………………………………………………………….. ۲۹

۲-۶ خواص حرارتی………………………………………………………………………………………………………. ۳۰

۲-۷ خواص رئولوژیکی ………………………………………………………………………………………………….. ۳۲

۲-۸ خواص مورفورلوژیک ……………………………………………………………………………………………… ۳۳

۲-۱۰ مطالعات انجام شده در ضمیمه نانوکامپوزیتهای PETو PBT…………………………………………… 37

۲-۱۱ نانو کامپوزیت پلیمری پایه ی گرافن…………………………………………………………………………… ۳۸

۲-۱۲ پیوند زنی نانو و بستر………………………………………………………………………………………………… ۴۰

۲-۱۳ مورفولوژی نانوکامپوزیت­های پایه­ی گرافن و مشتقات آن……………………………………………………. ۴۴

۲-۱۴ رسانایی الکتریکی و آستانه­ی رسانایی نانوکامپوزیت…………………………………………………………… ۴۸

۲-۱۵ کاربردهای نانوکامپوزیت­­های پایه­ی گرافن………………………………………………………………………. ۵۶

فصل سوم: مواد و روشها

۳-۱ مواد اولیه…………………………………………………………………………………………………………………. ۵۷

۳-۱-۱ پلی بوتیلن ترفتالات ……………………………………………………………………………………………….. ۵۷

۳-۱-۲ پلی اتیلن ترفتالات………………………………………………………………………………………………….. ۵۷

۳-۱-۳ نانوگرافن  ……………………………………………………………………………………………………………. ۵۷

۳-۱-۴ نانو مس……………………………………………………………………………………………………………….. ۵۸

۳-۲ آزمایشات ………………………………………………………………………………………………………………… ۵۸

۳-۲-۱ XRD………………………………………………………………………………………………………………….. 59

۳-۲-۲ اندازه گیری مقاومت الکتریکی……………………………………………………………………………………. ۵۹

۳-۲-۳ رئولوژی ……………………………………………………………………………………………………………… ۶۰

۳-۳ نحوه اختلاط مواد ……………………………………………………………………………………………………… ۶۰

 

فصل چهارم: بحث و تحلیل نتایج

۴-۱بررسی ریزساختار نانوکامپوزیت­ها……………………………………………………………………………………. ۶۲

۴-۱-۱ بررسی رفتار رئولوژیکی نانوکامپوزیت­ها……………………………………………………………………… ۶۲

۴-۱-۱-۱ رفتار رئولوژیکی آلیاژ…………………………………………………………………………………………. ۶۲

۴-۱-۱-۲ رئولوژی نانوکامپوزیتهای PBT/PET…………………………………………………………………… 63

۴-۱-۱-۲ بررسی باز شدگی صفحات نانو ذرات گرافن ……………………………………………………………. ۶۴

۴-۲ بررسی هدایت الکتریکی…………………………………………………………………………………………….. ۶۶

فصل پنجم: نتایج و پیشنهادات

منابع……………………………………………………………………………………………………………………………… ۶۹

فهرست جداول

عنوان                                                                                                         صفحه

جدول۱-۱ دمای انتقال شیشه­ایPET در حالت‌های مختلف………………………………………………………… ۴

جدول ۱-۲ گستره ویسکوزیته ذاتی PETدر کاربردهای مختلف…………………………………………………… ۵

جدول۱-۳ مقایسه خواصPBT  و نایلون۶ …………………………………………………………………………….. ۸

جدول ۱-۴کامپوزیت رزین اپوکسی- نیترید بور……………………………………………………………………….. ۱۴

جدول ۲-۱ ترکیب درصد آلیاژ ……………………………………………………………………………………………. ۲۱

جدول۲-۲ شرایط فرآیندی…………………………………………………………………………………………………. ۲۲

جدول ۲-۳ درصد کریستالینیتی……………………………………………………………………………………………. ۲۵

جدول ۲-۴ دمای ذوب و کریستالینیتی و کریستالینیتی برای نمونه های تزریقی ………………………………… ۲۵

جدول ۲-۵ دمای ذوب و کریستالینیتی و کریستالینیتی برای نمونه های اکسترود شده و تزریقی …………….. ۲۶

جدول ۲-۶ ترکیب درصد آلیاژ…………………………………………………………………………………………….. ۲۸

جدول۲-۷ دمای قسمت های مختلف اکسترودر……………………………………………………………………….. ۲۸

جدول ۲-۸ خواص مکانیکی والکتریکی PET/PBT……………………………………………………………….. 29

جدول۲-۹ خواص حرارتی آلیاژ PET/PBT…………………………………………………………………………. 31

جدول ۲-۱۰ خصوصیات PET و PBT……………………………………………………………………………….. 36

جدول ۲-۱۱ ترکیب مخلوطها  و دمای ریسیدن الیاف های مخلوط تشکیل شده از PBT و PET…………. 36

جدول ۲-۱۲ کمترین آستانه­ی رسانایی و بیشترین میزان رسانایی گزارش شده در نانوکامپوزیت­های مشتقات گرافنی    ۵۰

جدول۳-۱ فرمولاسیون نمونه­ها……………………………………………………………………………………………. ۶۰

جدول ۴-۱ نتایج تست الکتریکی نمونه های حاوی نانو ذرات……………………………………………………… ۶۶

جدول ۴-۲ نتایج تست هدایت الکتریکی برای نمونه حاوی دو نانو ذره بعد از خلاء……………………………………….. ۶۷

فهرست تصاویر

عنوان                                                                                                         صفحه

شکل ۱-۱ فرمول شیمیایی PET…………………………………………………………………………………………. 2

شکل ۱-۲ فرمول شیمیاییPBT………………………………………………………………………………………….. 6

شکل۲-۱ استحکام کششی آلیاژ PET/PBT………………………………………………………………………….. 23

شکل ۲-۲ افزایش طول در نقطه شکستPET/PBT……………………………………………………………….. 23

شکل۲-۳ مقاومت در برابر ضربه (چارپی) PET/PBT…………………………………………………………….. 24

شکل ۲-۴ منحنی گرمایش تست DSC آلیاژ PET/PBT، PET)………………………………………………. 30

شکل ۲-۵ منحنی سرمایش تست DSC آلیاژ PET/PBT، PET ……………………………………………….. 31

شکل ۲-۶ رفتار ویسکوزیته برشی PET/PBT در۲۶۰ درجه……………………………………………………… ۳۲

شکل ۲-۷ تصاویر SEM،PET/PBT  درترکیب درصد های مختلف ………………………………………….. ۳۴

شکل ۲-۸ طیف FTIR. (a) اکسید گرافیت، (b) گرافن عامل­دار شده توسط دودسیل­آمین، (c) پلی اتیلن سبک خطی، (d) نانوکامپوزیت گرافن عامل­دار و پلی اتیلن سبک خطی ………………………………………………………………… ۳۹

شکل ۲-۹ عکس TEMاز نانوکامپوزیت پلی اتیلن سبک خطی …………………………………………………….. ۳۹

شکل۲-۱۰ پیوند زدن TPAPAM به اکسید گرافن به روش grafting-to……………………………………… 41

شکل ۲-۱۱ عکس FE-SEM از سطح مقطع نانوکامپوزیت پلی­وینیل­الکل و اکسید گرافن …………………. ۴۲

شکل ۲-۱۲ تولید نانوکامپوزیت استایرن و گرافن……………………………………………………………………… ۴۳

شکل ۲-۱۳ پلیمریزاسیون زیگلر- ناتا برای پلی­پروپیلن در سطح اکسید گرافن………………………………….. ۴۳

شکل ۲-۱۴ مورفولوژی نانوکامپوزیت با سه نوع پرکننده­­ی گرافیتی مختلف …………………………………….. ۴۴

شکل ۲-۱۵ عکس­های TEM از نانوکامپوزیت پلی یورتان با پرکننده و روش­های اختلاط مختلف ……….. ۴۵

شکل ۲-۱۶ عکس FE-SEM، (a,b) گرافن عامل­دار شده با دودسیل­آمین ……………………………………. ۴۷

شکل۲-۱۷نتایجXRDمربوط به گرافن عامل­دار (DA-G) و پلی­اتیلن­ سبک ­خطی…………………………….. ۴۸

شکل ۲-۱۸ رسانایی نانوکامپوزیت پلی استایرن و پرکننده RG-O…………………………………………………. 49

شکل ۲-۱۹ نمودار تنش– کرنش نانوکامپوزیت پلی­وینیل­الکل و پرکننده RGO. ……………………………… 53

شکل ۲-۲۰ مدول الاستیک برای نانوکامپوزیت پلی­یورتان با پرکننده­های گرافیت………………………………. ۵۵

شکل ۳-۱ تصویر SEM از نانو گرافن خریداری شده……………………………………………………………….. ۵۸

شکل ۳-۲ تصویر SEM از نانو مس خریداری شده …………………………………………………………………. ۵۸

شکل ۴-۱ ویسکوزیته بر حسب نرخ برشی در دماهای مختلف PET/PBT…………………………………… 63

شکل ۴-۲ نمودار van gurp نمونه آلیاژی خالص و نانو کامپوزیت ها………………………………………….. ۶۴

شکل ۴-۳ تست پراش اشعه ایکس PBT، PET،PET/PBT……………………………………………………. 65

شکل ۴-۴ نتایج تست پراش اشعه ایکس آلیاژ و نانو کامپوزیت آن………………………………………………… ۶۵

نقد و بررسی‌ها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “بررسی پارامتر های موثر بر خواص هدایت حرارتی و الکتریکی در نانو کامپوزیت برپایهآلیاژPET/PBT حاوی ذرات نانو مس و گرافن”
قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...