مطالعه بر روي عوامل موثر بر تشكيل و كنترل ريزساختار و ارتباط آن با خواص مكانيـكي آلياژهاي سه تايي بر پايه PP/PC/TPE

كارشناسي ارشد

بالا بردن چقرمگي پلي¬پروپيلن از طريق اختلاط با يك نوع لاستيك بعنوان يك نظر نزد محققين اين علم مطرح بوده است. حال با توجه به افت خواص مكانيكي با اضافه كردن لاستيك، افزودن يك جزء سوم سخت به جهت عدم افت خواص مكانيكي ضروري به نظر مي¬رسد. لذا با توجه به موارد مطرح شده در اين پروژه عوامل موثر بر ريزساختار سامانه سه¬تايي پلي¬پروپيلن، پلي كربنات و سه نوع ترموپلاستيك الاستومر و ارتباط آن با خواص مكانيكي مي¬باشد. در اين تحقيق اثر تركيب درصد اجزاي آلياژ بر روي خواص كششي، استحكام ضربه و ريز ساختار و همچنين اثر نوع و تركيب درصد اجزاء بر ريز ساختار و خواص مكانيكي سامانه سه تايي بر پايه PP/PC/TPE بررسي شده است. در اين راستا 2 عامل اثر تركيب درصد پلي كربنات و تركيب درصد انواع TPEهاي مختلفي چون POE، APAO و EVA بعنوان عوامل موثر بر تشكيل و كنترل ريزساختار مورد بررسي قرار گرفت. با تغيير تركيب درصد پلي پروپيلن و پلي كربنات به ترتيب 100 به صفر، 90 به 10، 80 به 20 و 70 به 30 خواص كششي و ضربه نمونه هاي توليدي مورد ارزيابي قرار گرفتند. استحكام ضربه ناچ دار پلي پروپيلن خالص مورد استفاده در اين تحقيق 9/4 كيلو ژول بر متر مربع بود كه با اضافه كردن پلي كربنات با استحكام ضربه ناچ دار پايه 9/81 كيلوژول بر متر مربع سعي در تقويت استحكام ضربه آن با نسبت هاي ذكر شده برآمديم. مشخص شد كه با اضافه كردن پلي كربنات هرگز استحكام ضربه روند صعودي به خود نگرفت و در تركيب درصد بالاتر از 10 درصد پلي كربنات، استحكام ضربه تركيب حاصل شده حتي به كمتر از استحكام پلي پروپيلن خالص رسيد. در ادامه به بررسي تاثير افزودن جزء چقرمه كننده به پلي پروپيلن پرداخته ايم كه در تركيب درصد هاي 5، 10 و 15 درصد نتايج بدست آمده از آزمون هاي خواص مكانيكي و ضربه با تصاوير بدست آمده از آزمون ميكروسكوپ الكتروني تحليل شده است. مشخص شد كه POE (پلي اولفين الاستومر) به دليل سازگاري بالاتر با زمينه توانسته است به بهترين ميزان پخش و كمترين ميزان انعقاد ذرات برسد به گونه اي كه اندازه ذرات فاز پراكنده حاوي POE به طور ميانگين 20/1 ميكرومتر است كه اين از اصلي ترين دلايل بهبود جميع خواص اين تركيب در مقايسه با تركيبات حاوي APAO (آمورفوس پلي آلفا اولفين) و EVA (اتيلن وينيل استات) است. از نتايج بدست آمده در موارد فوق مشخص گرديد كه بهترين ميزان پلي كربنات در محلي بين 10 و 20 درصد است و با كنار هم قرار دادن نتايج تركيبات دو جزئي حاوي چقرمه كننده نيز بهترين خواص بدست آمده در تركيب درصد حاوي 15 درصد جزء چقرمه كننده حاصل شد. سپس با جايگزني 15 درصد از انواع چقرمه كننده هاي مورد نظر و استفاده از 15 درصد پلي كربنات به تركيب اجزاي آلياژ 70-15-15 رسيده ايم كه تركيب درصد بهينه از آلياژ سه تايي آن مي باشد. اصل سازگاري و ايجاد فصل مشترك قوي در آزمون DSC نيز مورد بررسي قرار گرفته است و مشخص شد در نمونه حاوي POE كه بهترين نتايج در آزمون فيزيكي مكانيكي را دارد كمترين دماي ذوب، كمترين آنتالپي و كمترين درصد بلورينگي را در ميان دو جزء چقرمه كننده ديگر به خود اختصاص داده است. در ادامه و انتهاي اين تحقيق به بررسي اثر ترتيب اختلاط و در تركيب درصد بهينه 70/15/15، نتايج حاصله نشان داد كه هنگامي كه تركيب مورد نظر حاصل از چند جزء قطبي و غير قطبي باشد، بهتر است ابتدا آلياژي از تركيب دو جزء نزديك به هم (از نظر ساختار و شاخص ها حلاليت، قطبيت و ...) تهيه شود و جزء غير سازگارتر در مرحله بعد به تركيب فوق اضافه گردد. نتايج نشان داد كه در اين روش (ترتيب اختلاط) خواصي چون ازدياد طول در نقطه شكست، استحكام شكست و مقاومت ضربه محصول حاصله از 15 درصد پلي كربنات و 15 درصد ترموپلاستيك الاستومر در مقايسه با اختلاط و توليد درجاي سه جزء متفاوت با هم بهتر مي باشد و برآيند خواص مكانيكي و ضربه، نتايجي تا 10 درصد بالاتري حاصل شده است. ريزساختار اين نمونه ها حاوي قطرات مستقل پلي كربنات و فاز لاستيكي هسته-پوسته و همچنين ميله هاي مستقل پلي كربنات و هسته-پوسته ميله اي شكل بوده است. بررسي ريزساختار اين نمونه ها و ارتباط آن ها با خواص مكانيكي نشان از اهميت و نقش قابل توجه اين عامل در روند تغييرات خواص مكانيكي اين دسته از آلياژها دارد. در نهايت نمونه بهينه با توجه به كمترين افت خواص نسبت به پلي پروپيلن خالص گزارش گرديد كه تركيب 70 درصد پلي پروپيلن، 15 درصد پلي كربنات و 15 درصد ترموپلاستيك الاستومر POE است و خواص مكانيكي آلياژ حاصله از نظر چقرمگي اصلاح شده است و تمامي ريزساختارهايي كه عامل بهبود خواص مكانيكي مي باشند در آن مشاهده شد و با كمك آزمون گرماسنجي روبشي تفاضلي، ارتباط ريزساختار و خواص مكانيكي تبيين شده است.

232763

دانشگاه اصفهان

مهندسي پليمر- فراورش

اميد معيني جزني