%36تخفیف
دانلود پروژه:بررسی خواص مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت گرافن
کارشناسی ارشد در رشته مهندسی شیمی- پیشرفته
بررسی خواص مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت گرافن
کلید واژهها: پليپروپيلن، گرافناکسايد، نانوکامپوزيت، شبيهسازي مولکولي |
چکیده:نانوکامپوزیت پلیپروپیلن/گرافن ماده نسبتا جدیدی است که خواص آن به طور جامع بررسی نشده است. ما در این مطالعه به بررسی جامع نانوکامپوزیت پلیپروپیلن/گرافن پرداخته و اثرات تقویتی ذرات گرافن را بر روی خواص مکانیکی و حرارتی پلیمر غیرقطبی پلیپروپیلن بررسی کردهایم. برای بهبود خواص پلیپروپیلن با استفاده از نانوذرات گرافن با دو چالش اساسی مواجه هستیم. اول؛ عدم توزیع مناسب نانوذره درون شبکه پلیپروپیلن و دوم؛ عدم چسبندگی مناسب بین نانوذره و زنجیرههای پلیمری. در این کار ابتدا گرافناکساید(GO)با استفاده از یک روش اصلاح شده هومرز، از گرافیت خام سنتز و سپس به منظور توزیع بهتر و همچنین افزایش چسبندگی بین گرافن و پلیپروپیلن گروههای 12 کربنی آلکیل طی یک واکنش ساده جانشینی دوگانه بر روی سطح گرافناکساید نشانده میشود. وجود گروههای آلکیلی بر روی سطح گرافن با استفاده از آنالیز طیف سنجی اشعه فروسرخ (FT-IR) به تایید رسید.جهت جلوگیری از کلوخه شدن گرافناکساید آلکیلدارشده(AGO) در شبکه پلیپروپیلن(PP)، از روش اختلاط محلولی برای تهیه نانوکامپوزیتهای PP/AGOبا درصد وزنی 1/0،3/0و %5/0AGOاستفاده شده است. عدم کلوخگی ذرات با استفاده از عکسبرداری SEM به تایید رسیده است. استحکام مکانیکی نانوکامپوزیتهای تهیهشده با بررسی رفتار تنش-کرنش آنها بررسی و مشخص شد با افزودن 1/0،3/0و %5/0از AGO به شبکه پلیپروپیلن مدول یانگ پلیمر به ترتیب 9/18، 4/56 و %8/64 و استحکام کششی به ترتیب 25/4،…ادامه چکیده:25/13 و%47 افزایش پیدا میکند. پایداری حرارتی نیز با استفاده از آنالیز جرمسنجی حرارتی (TGA)مورد بررسی قرار گرفت و دمای افت جرم %10 برای نانوکامپوزیت با 1/0،3/0و %5/0AGO به ترتیب 2، 8 و °C 12 افزایش نسبت به پلیپروپیلن خالص نشان داد. نتایج حاصل از آنالیز دینامیکی مکانیکی (DMA)نیز نشان میدهد در اثر افزودن AGO به شبکه پلیمر دمای انتقال شیشهای پلیمر نیز افزایش مییابد.همچنین به منظور فهم دقیق و درک بهتر مکانیسم اثرگذاری نانوذره در شبکه پلیمر به موازات آزمایشهای تجربی، اثر تقویتی AGOو GOبر روی خواص مکانیکی و حرارتی شبکه پلیمر با استفاده از شبیهسازی رایانهای به روش دینامیک مولکولی نیز بررسی شد. در این بخش خواص دو نانوکامپویت PP/GO و PP/AGO مورد بررسی قرار گرفت. چسبندگی سطحی بین نانوذره و شبکه پلیپروپیلن، ثوابت الاستیک(مدول یانگ، مدول بالک و مدول برشی) و دمای انتقال شیشهای برای هر دو نانوکامپوزیت محاسبه و مقایسه شد. نتایج نشان داد که اصلاح GO با استفاده از گروههای آلکیلی باعث افزایش میزان چسبندگی بین صفحه گرافن و شبکه پلیمر شده و در نتیجه خواص مکانیکی بیشتر افزایش مییابد. نتایج حاصل از انجام فرایند سرمایش در شبیهسازی نشان میدهد دمای انتقال شیشهای پلیپروپیلن در اثر افزودن AGO، °C5/6 افزایش مییابد که این رقم در مورد GO، °C 2 است. |