توليد و مشخصه يابي نانوالياف پلي اكريلونيتريل حاوي نانوذرات زيركونيوم اكسايد

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

كارشناسي ارشد

استفاده از نانوالياف به¬دليل قابليت¬هاي گسترده آن در حوزه¬هاي مختلف مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در همين رابطه مي¬توان از نانوذرات معدني به¬دليل برخي ويژگي¬ها مانند افزايش نسبت سطح به حجم و خصوصيات مكانيكي مطلوب، به منظور بهبود خواص مكانيكي نانوالياف شامل مدول الاستيك و استحكام كششي بهره برد. براي اين كار مي¬بايست نانوالياف را از طريق الكتروريسي محلول پليمري حاوي نانوذرات كه در آن پراكنده شده¬ است توليد كرد. در اين پژوهش جهت تقويت خواص مكانيكي نانوالياف پلي¬اكريلونيتريل از نانوذرات معدني زيركونيوم¬اكسايد استفاده شده است. به همين منظور از مقادير 1%، 2%، 4%، 6%، 8%، 12% و 16% وزني نانوذره در محلول پليمري با غلظت 14% وزني پلي¬اكريلونيتريل استفاده شده است. جهت تعيين مورفولوژي نانوالياف، تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. بر اين اساس مشاهده شده است كه به¬دليل افزايش گرانروي محلول پليمري در اثر افزايش غلظت نانوذره، قطر نانوالياف ابتدا از 304 به 658 نانومتر افزايش و سپس باتوجه به تجمع نانوذرات تا 496 نانومتركاهش پيدا كرده است. سپس جهت تعيين خواص رئولوژيكي محلول پليمري از دستگاه رئومتر طيف¬سنجي مكانيكي استفاده شده است. بررسي ها نشان مي¬دهد كه باتوجه به كاهش گرانروي با افزايش فركانس زاويه¬اي، رفتار محلول¬هاي پليمري در اين پژوهش از نوع سودوپلاستيك است كه از مدل رئولوژيكي پاورلا تبعيت مي-كند. جهت بررسي خواص مكانيكي نانوالياف نيز از آزمون استحكام كششي استفاده شده است كه مطابق با نتايج آن، با افزودن نانوذرات زيركونيوم¬اكسايد تا ميزان 4% وزني، مدول الاستيك از 3/48 به 1/71 مگاپاسكال افزايش يافته است و در درصدهاي بالاتر اين روند عمدتا به¬علت تجمع نانوذرات و تمركز تنش در اين نواحي به¬صورت كاهشي است. افزايش 4% نانوذره به محلول پليمري پلي¬اكريلونيتريل منجر به افزايش 2/47% مدول الاستيك نسبت به نمونه خالص شده است. همچنين با استفاده از آزمون طيف¬سنجي فروسرخ تبديل فوريه، مشاهده شده است كه برهمكنشي ميان نانوذرات و پليمر پلي¬اكريلونيتريل اتفاق نيفتاده است. نتايج آزمون پراش پرتو ايكس نيز نشان از عدم تغيير ساختار بلوري نانوالياف در اثر حضور نانوذرات دارد. در اين پژوهش باتوجه به خواص گرمايي نانوذرات زيركونيوم¬اكسايد، از آزمون¬هاي وزن-سنجي گرمايي و گرماسنج تفاضلي پويشي استفاده شده است. بر اين اساس حضور نانوذرات در نمونه بهينه، با افزايش 11% پايداري گرمايي باعث بهبود نسبي در خواص گرمايي نسبت به نمونه خالص شده است.

233227

الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان