خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های پلی‌پروپیلن-الیاف‌ طبیعی سبک‌شده با عامل فوم‌زا و تقویت‌شده با نانوذرات کربن کروی برای استفاده در صنعت خودرو

Abstract

تحقیق حاضر با هدف بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های پلی‌پروپیلن-الیاف طبیعی سبک‌شده با عامل فوم‌زا و تقویت‌شده با استفاده از نانو‌ذرات کربن کروی‌شکل جهت استفاده در صنعت خودرو‌سازی انجام شد. برای این منظور آرد باگاس در سطح ثابت 40 درصد، عامل فوم‌زا آزو ‌دی‌کربن آمید در 3 سطح صفر، 2 و 4 درصد، ونانوذره کربن کروی‌شکل در 4 سطح صفر، 25/0، 5/0 و 1 درصد به عنوان متغیرهای مطالعه، و پلی‌پروپیلن به عنوان ماده پلیمری زمینه و جفت‌کننده مالئیک انیدرید پلی‌پروپیلینه‌شده (به مقدار ثابت 4 درصد) برای ترکیب‌های مختلف نانوکامپوزیت در نظر گرفته شدند. اختلاط مواد و فرایند ساخت با استفاده از دستگاه مخلوط‌کن داخلی و سپس با استفاده از پرس دو مرحله‌ای گرم و سرد انجام و نمونه‌های آزمونی دانسیته، مقاومت به ضربه فاق‌دار، آزمون‌های خمش و کشش با استفاده از قالب‌های استاندارد ساخته شدند. همچنین ریزساختار نانوکامپوزیت با استفاده از تصاویر میکروسکوپی SEM مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش مقدار عامل فوم‌زا، دانسیته فراورده به طور‌ معنی‌دار کاهش می‌یابد، امّا بر روی مقاومت‌های مکانیکی جز مقاومت به ضربه تاثیر منفی دارد. مقاومت به ضربه نانوکامپوزیت‌های سبک‌شده مقادیر بالاتری نسبت به نمونه شاهد داشتند. همچنین مشخص شد افزایش مقدار نانوذره کربن توانست کاهش سایر مقاومت را در نانوکامپوزیت‌های سبک‌شده جبران و مقادیر آنها را افزایش دهد. بررسی ریزساختار نمونه‌ها نیز نشان‌داد در حضور نانوذره کربن، ذرات باگاس در داخل پلیمر پراکنش بهتری داشتند و اتصال مناسب‌تری بین آن‌ها و پلیمر وجود داشت. همچنین حضور عامل فوم‌زا، سبب افزایش خلل و فرج و کاهش دانسیته گردید.