مطالعه تئوری و تجربی اثر نانو‌لوله کربنی چند جداره بر بهبود خواص کششی و چقرمگی رزین وینیل‌استر

Abstract

رزین وینیل‌استر به علت خواص خوب مکانیکی و مقاومت شیمیایی بالا، در بسیاری از ساختار‌های کامپوزیتی و صنایع مختلف استفاده می‌شود. یکی از مهم‌ترین اهداف اضافه کردن تقویت‌کننده‌های نانومتری به زمینه‌های پلیمری افزایش مدول الاستیک و استحکام آن‌ها می‌باشد. نانو‌لوله‌ کربنی به دلیل ساختار صلب و نسبت منظری می‌تواند به طور موثری در افزایش مدول الاستیک و سفتی زمینه پلیمری عمل کند. مهم‌ترین هدف کاربردی این پژوهش، دستیابی به توزیع مناسبی از نانو‌لوله‌های کربنی چند جداره دارای عامل‌ کربوکسیل در رزین وینیل‌استر است به طوری که همزمان مدول الاستیک، استحکام کششی و میزان چقرمگی نانو کامپوزیت حاصل افزایش یابد. بر این اساس، نانوکامپوزیت‌هایی با شش درصد وزنی مختلف از نانوفیلر ساخته شد و نمونه‌های مربوطه تحت آزمون کشش قرار گرفت. بررسی نتایج نشان می‌دهد که افزودن نانو‌لوله کربنی در درصد‌های پایین، تأثیر مثبت بر خواص مکانیکی پلیمر وینیل‌استر دارد به طوری که در 25/0 درصد وزنی نانو‌لوله کربنی چند جداره بهترین خواص مکانیکی حاصل گردید. در این حالت چقرمگی ماده 52 درصد، استحکام کششی 23 درصد و مدول الاستیک 14 درصد افزایش یافت. به منظور تایید نتایج آزمایشگاهی و بررسی جامع نقش نانو‌لوله کربنی در رفتار رزین وینیل‌استر، به وسیله میکروسکوپ الکترونی از سطح شکست نمونه‌های کامپوزیتی عکس برداری شد و مهم‌ترین مکانیزم‌های شکست مورد بحث و بررسی قرار گرفت. همچنین جهت ارائه یک مدل تئوری مناسب برای پیش‌بینی مدول الاستیک نانو کامپوزیت، نتایج آزمایشگاهی با مدل‌های تئوری موجود مقایسه گردید و یک ضریب تصحیح جدید بر اساس تئوری هرسچ و نتایج آزمایشگاهی جهت کاربرد‌های صنعتی آینده ارائه شد.