فهــــرست مطالب
عنــوان صفحه
فصـــل اول/ مقـدمه و بررسی منـابع
-
مقــدمه…………………………………………………………………………………………………………………………2
1-2- نانوکامپوزیتهای پلیمری……………………………………………………………………………………………………4
1-3- کربن………………………………………………………………………………………………………………………………..4
1-3-1- گرافیت……………………………………………………………………………………………………………………..5
1-3-2- گرافیت بسط یافته………………………………………………………………………………………………………6
1-3-3- اکسید گرافیت……………………………………………………………………………………………………………7
1-4- پلیمرهای هادی الکتریسیته………………………………………………………………………………………………….9
1-4-1- پلیآنیلین…………………………………………………………………………………………………………………10
1-4-2- روشهای تهیهی پلیآنیلین………………………………………………………………………………………..11
1-4-3- مزایا و کاربردهای پلیآنیلین………………………………………………………………………………………13
1-4-4- توجیه رسانایی پلیآنیلین…………………………………………………………………………………………..13
1-4-5- فرایندپذیری پلیآنیلین و روشهای بهبود آن……………………………………………………………….14
1-4-6- کامپوزیتهای پلیآنیلین……………………………………………………………………………………………17
1-5- کامپوزیتهای گرافیت/پلیمر……………………………………………………………………………………………..18
1-6- رزینها…………………………………………………………………………………………………………………………..19
1-6-1- رزینهای اپوکسی……………………………………………………………………………………………………19
1-6-2- ویژگیها و خواص رزینهای اپوکسی……………………………………………………………………….22
1-6-3- مکانیسم و عوامل پخت رزینهای اپوکسی…………………………………………………………………23
1-7- امواج الکترومغناطیسی و ویژگیهای آن…………………………………………………………………………….24
1-7-1- رادار……………………………………………………………………………………………………………………..26
1-7-2- مواد جاذب امواج الکترومغناطیسی……………………………………………………………………………27
1-7-3- اتلاف انعکاسی………………………………………………………………………………………………………28
1-8- بررسی منابع………………………………………………………………………………………………………………….29
1-9- اهداف پروژه…………………………………………………………………………………………………………………35
فصـــل دوم/ بخش تجــربی
2-1- مواد شیمیایی مورد استفاده……………………………………………………………………………………………….38
2-2- تجهیزات بکار رفته………………………………………………………………………………………………………….39
2-3- فرمولاسیون کامپوزیتهای پلیمری…………………………………………………………………………………….41
2-3-1- روشتهیهی قالبهای سیلیکونی………………………………………………………………………………..41
2-3-2- تهیهی گرافیت بسط یافته………………………………………………………………………………………….42
2-3-3- تهیهی اکسید گرافیت……………………………………………………………………………………………….42
2-3-4- تهیهی کامپوزیت اپوکسی/گرافیت (E/G)………………………………………………………………….43
2-3-5- تهیهی نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیت (E/ExG)………………………………………………………..44
2-3-6- تهیهی نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسید گرافیت (E/GO)………………………………………………..45
2-3-7- تهیهی پلیآنیلین……………………………………………………………………………………………………..45
2-3-8- تهیهی بلِند اپوکسی/پلیآنیلین (E/P)………………………………………………………………………..46
2-3-9- کامپوزیتهای گرافیت-پلیآنیلین……………………………………………………………………………..47
2-3-9-1- تهیهی کامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین (G-P)………………………………………………………49
2-3-9-2- تهیهی نانوکامپوزیت گرافیت-پلی آنیلین (ExG-P)……………………………………………50
2-3-9-3- تهیهی نانوکامپوزیت اکسید گرافیت-پلیآنیلین (GO-P)……………………………………..50
2-3-9-4- تهیهی کامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین (E/G-P)……………………………………………..50
2-3-9-5- تهیهی نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین (E/ExG-P)…………………………….51
2-3-9-6- تهیهی نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسید گرافیت-پلیآنیلین (E/GO-P)……………………..52
2-4- آزمونهای انجام گرفته بر روی کامپوزیتها………………………………………………………………………52
2-4-1- اندازهگیری اتلاف انعکاسی………………………………………………………………………………………52
2-4-2- اندازهگیری مقاومت خمشی……………………………………………………………………………………..54
2-4-3- اندازهگیری استحکام ضربهای……………………………………………………………………………………54
2-4-4- اندازهگیری چسبندگی………………………………………………………………………………………………55
فصــل سوم/ نتایـج و بحـث
3-1- بلند اپوکسی/پلیآنیلین…………………………………………………………………………………………………….57
3-1-1- طیف سنجی FT-IR پلیآنیلین…………………………………………………………………………………57
3-1-2- بررسی ریخت شناسی اپوکسی/پلیآنیلین با استفاده از تصاویر SEM………………………………58
3-1-3- اندازهگیری اتلاف انعکاسی (R.L.) اپوکسی/پلیآنیلین………………………………………………….60
3-1-4- آزمون مقاومت خمشی (Flexural strength) اپوکسی/پلیآنیلین…………………………………60
3-1-5- آزمون استحکام ضربهای (IZOD) اپوکسی/پلیآنیلین……………………………………………………61
3-1-6- آزمون چسبندگی (Adhession) اپوکسی/پلیآنیلین……………………………………………………..62
3-2- کامپوزیتهای اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین…………………………………………………………………………….63
3-2-1- طیف سنجی FT-IR کامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین(3:1)………………………………………………..63
3-2-2- بررسی الگوی XRD کامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین(3:1)………………………………………………..64
3-2-3- بررسی ریخت شناسی کامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین(3:1) با استفاده از تصاویر SEM………..65
3-2-4- اندازهگیری اتلاف انعکاسی کامپوزیتهای اپوکسی/گرافیت/پلیآنیلین………………………………..66
3-2-4-1- اندازهگیری اتلاف انعکاسی کامپوزیت اپوکسی/گرافیت…………………………………………….66
3-2-4-2- اندازهگیری اتلاف انعکاسی کامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)………………………66
3-2-5- آزمون مقاومت خمشی کامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………………………………68
3-2-6- آزمون استحکام ضربهای کامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)………………………………….69
3-2-7- آزمون چسبندگی کامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)…………………………………………….69
3-3- نانوکامپوزیتهای اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)………………………………………………………………….70
3-3-1- طیف سنجی FT-IR نانوکامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………………………………………..70
3-3-2- بررسی الگوی XRD نانوکامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین(3:1)…………………………………………….72
3-3-3- بررسی ریخت شناسی نانوکامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین(3:1)با استفاده از تصاویرSEM………73
3-3-4- اندازهگیری اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیتهای اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین……………………………74
3-3-4-1- اندازهگیری اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیت…………………………………………74
3-3-4-2- اندازهگیری اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)………………….75
3-3-5- آزمون مقاومت خمشی نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)………………………………..76
3-3-6- آزمون استحکام ضربهای نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………………………..77
3-3-7- آزمون چسبندگی نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………………………………….78
3-4- نانوکامپوزیتهای اپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین………………………………………………………………….79
3-4-1- طیف سنجی FT-IRنانوکامپوزیت اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)…………………………………….79
3-4-2- بررسی الگوی XRDنانوکامپوزیت اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)…………………………………….80
3-4-3- بررسی ریختشناسی نانوکامپوزیت اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)با استفاده از تصاویر SEM82
3-4-4- اندازهگیری اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیتهایاپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………83
3-4-4-1- اندازهگیری اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسیدگرافیت(3:1)…………………………83
3-4-4-2- اندازهگیری اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیتاپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)………….84
3-4-5- آزمون مقاومت خمشی نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………………….85
3-4-6- آزمون استحکام ضربهای نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………………..86
3-4-7- آزمون چسبندگی نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………………………….87
3-5- نتیجهگیــــری……………………………………………………………………………………………………………………87
3-6- پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………….89
منابع…………………………………………………………………………………………………………………………………………..91
فهــــرست جدولها
عنوان جــدول صفحه
فصــل اول
جدول 1-1. دستهبندی امواج الکترومغناطیسی رادیویی و کاربردهای آن……………………………………………..25
فصـــل دوم
جدول 2-1. مواد شیمیایی مورد استفاده………………………………………………………………………………………….38
جدول 2-2. خصوصیات فیزیکی رزین اپوکسی مورد استفاده……………………………………………………………39
جدول 2-3. فرمولاسیون کامپوزیتهای اپوکسی/گرافیت………………………………………………………………….44
جدول 2-4. فرمولاسیون نانوکامپوزیتهای اپوکسی/گرافیت بسط یافته………………………………………………44
جدول 2-5. فرمولاسیون نانوکامپوزیتهای اپوکسی/اکسیدگرافیت…………………………………………………….45
جدول 2-6. فرمولاسیون بلندهای تهیه شده اپوکسی/پلیآنیلین………………………………………………………….47
جدول 2-7. فرمولاسیون کامپوزیتهای تهیه شدهی گرافیت/پلیآنیلینبه منظور تعیین کامپوزیتبهینه…..49
جدول 2-8. فرمولاسیون کامپوزیتهای اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………………………………………50
جدول 2-9. فرمولاسیون نانوکامپوزیتهای اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………………………………….51
جدول 2-10. فرمولاسیون نانوکامپوزیتهای اپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1) ……………………………52
فهرست شکلها
شماره شکل صحفه
فصـــل اول
شکل 1-1. دگرشکلهای مختلف کربن شامل گرافیت، الماس، فولرن و نانولولهی کربن…………………………5
شکل 1-2. مدل قرارگیری گروههای اپوکسی، هیدروکسیل و کربوکسیلبر روی شبکهیهگزاگونال
گرافیتاکسید…………………………………………………………………………………………………………………………………8
شکل1-3. ساختار زنجیر پلی آنیلین………………………………………………………………………………………………..11
شکل 1-4. فرمهاي مختلف پلي آنيلين……………………………………………………………………………………………12
شکل 1-5. مقایسهی هدایت الکتریکی پلیمرهای هادی با مواد مختلف………………………………………………..14
شکل 1-6. حالتهای اکسیداسیون پلیآنیلین……………………………………………………………………………………14
شکل 1-7. ساختار پلارون و بیپلارون……………………………………………………………………………………………15
شکل 1-8. معادلهی واکنش تولید رزین اپوکسی……………………………………………………………………………….20
فصــــل دوم
شکل 2-1. قالب سیلیکونی تهیه شده………………………………………………………………………………………………41
شکل 2-2. اکسید گرافیت تهیه شده………………………………………………………………………………………………..43
شکل 2-3. شمای دستگاه اندازهگیری اتلاف انعکاسی……………………………………………………………………….53
شکل 2-4. دستگاه تست چسبندگی………………………………………………………………………………………………..55
فصـــل سوم
شکل 3-1. طیف FT-IR پلیآنیلین تهیه شده به روش شیمیایی………………………………………………………..57
شکل 3-2. تصاویر SEM پلیآنیلین تهیه شده با بزرگنماییهای متفاوت…………………………………………….59
شکل 3-3. تصویر SEM بلند اپوکسی/پلیآنیلین (wt.% 5)…………………………………………………………….59
شکل 3-4. منحنی اتلاف انعکاسی بلند اپوکسی/پلیآنیلین در محدودهی فرکانسی X-band………………….60
شکل 3-5. نمودار رفتار مقاومت خمشی بلند اپوکسی/پلیآنیلین نسبت به تغییر میزان پلیآنیلین……………..61
شکل 3-6. ضربهپذیری بلند اپوکسی/پلیآنیلینبر حسب تغییر درصد وزنی پلیآنیلین…………………………..61
شکل 3-7. چسبندگی بلند اپوکسی/پلیآنیلین بر حسب تغییر میزان پلیآنیلین………………………………………62
شکل 3-8. طیف FT-IR گرافیت صنعتی، پلیآنیلین، کامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین(3:1)……………………..63
شکل 3-9. الگوی XRD گرافیت صنعتی و کامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین(3:1)…………………………………..64
شکل 3-10. تصاویر SEM (a,b) گرافیت طبیعی و (c,d) کامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین (3:1)…………….65
شکل 3-11. منحنی اتلاف انعکاسی اپوکسی/گرافیت در محدودهی فرکانسی X-band…………………………66
شکل 3-12. منحنی اتلاف انعکاسی کامپوزیتهای اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)حاوی wt.%5
پرکنندهی کامپوزیتی (گرافیت-پلیآنیلین(3:1))بانسبتهای وزنی مختلف در محدودهی فرکانسی
X-band…………………………………………………………………………………………………………………………………….67
شکل 3-13. منحنی اتلاف انعکاسی اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)در محدودهی فرکانسی X-band…..67
شکل 3-14. مقاومت خمشی کامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)بر حسب تغییر درصد وزنی (گرافیت-پلیآنیلین)………………………………………………………………………………………………………………………68
شکل 3-15. ضربهپذیری کامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)بر حسب تغییر درصد وزنی (گرافیت-پلیآنیلین)…………………………………………………………………………………………………………………………………….69
شکل 3-16. چسبندگی کامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)بر حسب تغییر درصد وزنی (گرافیت-پلیآنیلین)…………………………………………………………………………………………………………………………………….70
شکل 3-17. طیف FT-IR گرافیت صنعتی، نانوگرافیت، پلیآنیلینو نانوکامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین(3:1)86
شکل 3-18. الگوی XRD گرافیت طبیعی، نانوگرافیت ونانوکامپوزیت گرافیت-پلیآنیلین(3:1)…………….71
شکل 3-19. تصاویر SEM (a,b) نانوگرافیت تهیه شده و(c,d)نانوکامپوزیت گرافیت/پلیآنیلین (3:1)….72
شکل 3-20. منحنی اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیتدر محدودهی فرکانسی X-band…….74
شکل 3-21. منحنی اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)در محدودهی فرکانسی X-band…………………………………………………………………………………………………………………………………….75
شکل 3-22. مقاومت خمشی نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)بر حسب تغییر درصد وزنی(گرافیت-پلیآنیلین)……………………………………………………………………………………………………………….76
شکل 3-23. ضربهپذیری نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)بر حسب تغییر درصد وزنی (گرافیت-پلیآنیلین)………………………………………………………………………………………………………………………77
شکل 3-24. چسبندگی کامپوزیت اپوکسی/گرافیت-پلیآنیلین(3:1)بر حسب تغییر درصد وزنی (گرافیت-پلیآنیلین)…………………………………………………………………………………………………………………………………….78
شکل 3-25. طیف FT-IR گرافیت طبیعی، اکسیدگرافیت، پلیآنیلینو نانوکامپوزیت اکسیدگرافیت/پلیآنیلین(3:1)…………………………………………………………………………………………………………………………………..80
شکل 3-26. الگوی XRD گرافیت طبیعی، اکسیدگرافیتو نانوکامپوزیت اکسیدگرافیت/پلیآنیلین(3:1)……81
شکل 3-27. تصاویر SEM (a,b) اکسیدگرافیت تهیه شده و(c,d) نانوکامپوزیت اکسیدگرافیت/پلیآنیلین (3:1)………………………………………………………………………………………………………………………………………….82
شکل 3-28. منحنی اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسیدگرافیتدر محدودهی فرکانسی X-band.83
شکل 3-29. منحنی اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)در محدودهی فرکانسی X-band……………………………………………………………………………………………………………………….84
شکل 3-30. مقاومت خمشی نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)ب حسب تغییر درصد وزنی (اکسیدگرافیت-پلیآنیلین)……………………………………………………………………………………………………..85
شکل 3-31. ضربهپذیری نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)بر حسب تغییر درصد وزنی (اکسیدگرافیت-پلیآنیلین)……………………………………………………………………………………………………………..86
شکل 3-32. چسبندگی نانوکامپوزیت اپوکسی/اکسیدگرافیت-پلیآنیلین(3:1)بر حسب تغییر درصد وزنی (اکسیدگرافیت-پلیآنیلین)……………………………………………………………………………………………………………..87
فهرست اختصارات و اصطلاحات:
مخفف لاتین |
عبارت اصلی |
ترجمه به فارسی |
EMI |
Electromagnetic interference |
تداخل الکترومغناطیسی |
EG |
Expanded graphite |
گرافیت بسط یافته |
GO |
Graphite oxide |
اکسید گرافیت |
APS |
Ammunium proxy disulfate |
آمونیوم پراکسی دی سولفات |
NMP |
N-methyl-2-pyrrolidone |
N-متیل-2-پیرولیدون |
DMF |
Dimethylformamid |
دی متیل فرمامید |
DMPU |
N,N-dimethyl propylene urea |
N,N-دی متیل پروپیلن اوره |
EEW |
Epoxy Equivalent Weight |
وزن اکیوالان اپوکسی |
Tg |
Glass Transfer Temperature |
دمای انتقال شیشهای |
Radar |
Radio detection and ranging |
رادار |
RAM |
Radar absorbing materials |
مواد جاذب رادار |
R.L. |
Reflection loss |
اتلاف انعکاسی |
FT-IR |
Fourier transform infrared spedtroscopy |
طیف سنجی مادون قرمز انتقال فوریه |
XRD |
X-ray diffraction |
پراش پرتو ایکس |
SEM |
Scanning electron microscopy |
میکروسکوپ الکترونی روبشی |
