عنوان
طراحي، ساخت و ارزيابي دستگاه تفرق حالت جامد نانوذرات-پليمر بر اساس فن آوري فركانس تشديد صوتي در تهيه نانوكامپوزيت‌هاي پليمري
نويسنده اصلي
نريماني، مهدي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
بخش قابل‌توجهي از تحقيقات در حوزه نانوكامپوزيت‌هاي پليمري قبل از مسئله مشخصه و ساخت و حتي كاربرد نانوكامپوزيت‌ها، موضوع توزيع و تفرق مناسب نانوذرات است. "مخلوط كردن به‌وسيله امواج تشديد شده صوتي" روشي است كه هدف آن ارائه يك‌راه حل تركيب نانومواد و گرانولهاي پليمر و يا رزين‌ها با گرانروي بالا، اما در فركانس‌هاي پايين، براي همگن‌سازي مواد است. فن آوري اساسي در مخلوط‌كن‌هاي بر پايه فركانس تشديد صوتي، تركيبي از انرژي صوتي و ارتعاش بوده كه مي‌تواند در حالت جامد باعث ايجاد تفرق ذرات گردد. مزيت اصلي اين فن آوري در مكانيزم نسبتاً ملايم آن، يعني ارائه انرژي‌هاي خفيف اما موضعي بين ذرات و گرانولهاي پليمري، نهفته است. بدون اينكه در اين فرآيند از تيغ يا پروانه استفاده شود و يا از آلتراسونيك‌ها با چگالي انرژي بالا كه خود باعث شكسته شدن ذرات مي‌گردد. در اين تحقيق به طراحي و ساخت دستگاه تفرق حالت جامد نانوذرات/پليمر، بر اساس فن آوري فركانس تشديد صوتي پرداخته شد و پس از آن تفرق حالت جامد نانوذرات كربني كربن سياه و گرافيت، به‌عنوان پيش فرآيند اصلي، بر روي گرانولهاي پلي يورتان ترموپلاستيك، پلي‌اتيلن سبك و آكريلونيتريل بوتادين استايرن صورت گرفته و تركيب تهيه‌شده در روش مخلوط‌كن دو غلتكي، به‌منظور امكان‌سنجي ساخت ورق‌هاي كامپوزيتي استفاده گرديد. نتايج نشان داد دماي شيشه‌اي در جوش‌سطحي گرانول‌ها، گرانروي مذاب در مخلوط‌كن دو غلتكي و اندازه ذرات، بر روي راندمان تفرق ذرات تأثير گذاشته كه منجر به تغييرات در خواص مكانيكي مي‌شود. همچنين نانوذرات گرافيت با درصد وزني 1 درصد منجر به كرنش در شكست بيشينه نانوكامپوزيت‌ها نسبت به پليمر پايه مي‌شود و ديگر خواص كششي نمونه‌ها در حالت پليمرها با دماي شيشه‌اي پائين تحت تأثير نامطلوب افزايش ذرات بوده درحالي‌كه خواص كششي نانوكامپوزيت‌ها در حالت استفاده از پليمر آكريلونيتريل بوتادين استايرن با افزايش نانومواد، افزايش‌يافته و در ميكرو مواد اثر برعكس ايجاد شد. نتايج ارائه‌شده نشان مي‌دهد اثر روش تفرق حالت جامد، در حالت تقويت‌كنندگي با كربن سياه تأثير بيشتري در خواص استحكامي داشته درحالي‌كه در حالت نانوذرات گرافيت، تفرق براي پليمر نسبتاً ترد با دماي شيشه‌اي بالا، اثر مطلوب‌تري بر روي خواص استحكامي دارد و نيز در حالت استفاده از پلي‌اتيلن سبك با دماي شيشه‌اي پائين، حالت برعكس ايجادشده و افزايش نانوذرات باعث كاهش خواص استحكام كششي مي‌شود. همچنين نانوكامپوزيت‌هاي پليمر پلي‌اتيلن سبك و آكريلونيتريل بوتادين استايرن تقويت‌شده با نانوذرات گرافيت و كربن سياه، با استفاده از روش تفرق حالت جامد و مخلوط‌كن دو غلتكي، منجر به افزايش خواص استحكام كششي در درصدهاي پايين‌تر كربن سياه شده كه به دليل افزايش سطح پوشش داده‌شده گرانول‌ها در درصدهاي پائين و درنتيجه افزايش راندمان استحكام‌بخشي صرف‌نظر از حضور فازهاي كلوخه‌اي در درصدهاي بالاي كربن سياه است. شايان‌ذكر است كه در كنار كيفيت پوشش دهي گرانول‌ها در دو حالت ميكرو و نانوذرات كربني، مقدار گرانروي تركيب مذاب هنگام تهيه ورق‌ها توسط سامانه مخلوط‌كن دو غلتكي يك عامل كليدي بوده كه به‌طور متقابل يا هم‌افزايي بر روي وضعيت تفرق و درنتيجه خواص مكانيكي تأثير مستقيم دارد
شماره ركورد
211919
گرايش رشته تحصيلي
ساخت و توليد
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان
استاد مشاور
رضا تيكني
استاد داور
احسان فروزمهر، امين الله محمدي
استاد راهنما
مهدي كاروان