بررسي رفتار مکانيکي و رئولوژيکيکامپوزيتزيست تخريب پذير چوب – نشاسته ذرت در فرايند اکستروژن

تعداد139صفحه در فایل word

كارشناسي ارشد مهندسي مکانيک-ساخت و توليد

بررسي رفتار مکانيکي و رئولوژيکيکامپوزيتزيست تخريب پذير چوب – نشاسته ذرت در فرايند اکستروژن

چكيده

يکي از کامپوزيت­هايي که در سا­­ل­هاي اخير روند استفاده­ي آن رو به رشد بوده است، کامپوزيت چوب-پلاستيک مي­باشد.  در اين پايان نامه رفتار فيزيکي، مکانيکي و رئولوژيکيکامپوزيتزيست تخريب پذير چوب- نشاسته ذرت در فرايند اکستروژن بررسي شده است.

در آغازامکان استفاده از چوب به عنوان افزودني،جهتتوليد کامپوزيت چوب- پلاستيک نشاسته ذرت مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور بررسي فرايند­پذيري،در فرايند اکستروژنچوب با درصد­هاي وزني 0، 30، 40، 60 و 70 با پلاستيک نشاسته ذرت مخلوط شده است؛نمونه­هابا مقطع دايروي به وسيله­ي دستگاه اکسترودردو ماردونه ناهمسوگرد با قطر 25ميليمتر توليد شدند.همچنين از افزودني­هايي مانند استاريک­اسيد و مالئيک­انيدريد­پلي­اتيلن جهت بهبود خواص و فرايند­پذيري استفاده شده است. به طور کلي در چهار مرحله اقدام به توليد نمونه شده است: مرحله اولتوليدنمونه هاي خالص پليمر نشاسته ذرت در فرايند اکستروژن و تزريق، مرحله دومتوليد نمونه هاي چوب باگاس- پليمر نشاسته ذرت در فرايند اکستروژن، مرحله سوم توليد نمونه هاي چوب – پليمر نشاسته ذرت در فرايند اکستروژن با استفاده از روانکار استئاريک اسيد، مرحله چهارم توليد نمونه هاي چوب – پليمر نشاسته ذرت در فرايند اکستروژن با استفاده از کاليبراتور و افزودني­هاي استئاريک اسيد و مالئيک.

پس از توليد نمونه­ها با متغيرهايي مانند درصد چوب، وجود يا عدم وجود عامل جفت کننده و روانساز و سرعت چرخش ماردون، آزمون­هاي چگالي، استحکام کششي، رئولوژي و زيست تجزيه­پذيري بر اساس استاندارد­هاي مربوط بر روي نمونه­ها انجام پذيرفته است. سعي شده است با پيدا کردن مناسب­ترين مدل ميکرومکانيک از بين مدل­هاي موجود، به پيش­بيني خواص فيزيکي و مکانيکي کامپوزيت­ چوب- نشاسته ذرت پرداخته شود. تغييرات چگالي نمونه­هاي اکسترود شده با قانون مخلوط­ها مقايسه شده است و در ادامه مدول الاستيسيته بدست آمده از مدل هاي تحليلي از جمله قانون مخلوط­ها، عکس قانون مخلوط­ها و نيز معادله هالپين­تساي با نتايج مدول الاستيسيته تجربي بررسي شده است. همچنين تاثير افزايش چوب بر استحکام کششي مورد بررسي قرار گرفته شده است.

نتايج نشان داد براي توليد نمونه­ي کامپوزيتي سالم، نياز به استفاده از سيستم خنک­کننده در فرايندمي­باشد. افزايش چوب باعث افزايش چگالي و مدول الاستيسيته و کاهش مقدار استحکام کامپوزيت چوب-پلاستيک نشاسته ذرت مي­شود اين در حالي است که افزودن عامل جفت کننده و روانساز سبب بهبود خواص فيزيکي و مکانيکي کامپوزيت شده است ولياثري بر چگالي کامپوزيت­هاي توليدي ندارد.

هيچ يک از مدل­ها توانايي پيش­بيني دقيق استحکام کششي کامپوزيت چوب پلاستيک در صورت افزايش درصد وزني چوب را ندارند وفقط مدل IROM تا حدودي به مقدار استحکام نمونه­هاي بدون افزودني نزديک مي­باشد. مقدار مدول الاستيسته بدست آمده براي کامپوزيت هاي چوب پلاستيک همواره مابين مقادير بدست آمده از قانون هالپين و قانون عکس مخلوط­ها مي­باشد. مدل  IROM بهترين نزديکي را با نتايج تجربي مدول الاستيسيته دارد.

گرانروي کامپوزيت پر شده با ذرات چوب، در مقايسه با پليمر نشاسته ذرت خالص در مقادير بيشتري قرار دارد و با افزايش درصد وزني ذرات چوب از 30 به 60 ، مدول ذخيره و مدول اتلاف روند کاهشي را نشان مي­دهد.

كليد واژه: چوب پلاستيک، زيست­تخريب­پذير، مدول الاستيسيته، چگالي، استحکام کششي ، نشاسته ذرت