بهینه سازی خواص مکانیکی و ساختاری پلی پروپیلن تقویت شده با ترکیب لاستیک طبیعی- نانوذرات پرلیت با استفاده از روش سطح پاسخ

مهندسی متالورژی و مواد

دوره 34، شماره 2 - شماره پیاپی 30، تابستان 1402، صفحه 1-18   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2023.80165.1092

نویسندگان

هادی سلیمانی¹؛ عبدالحسین فریدون^{* 1}؛ علیرضا آلبویه²؛ محمدرضا نخعی³

¹گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

²گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران

³دانشکده مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، خواص کششی ترکیب نانوکامپوزیت پلی پروپیلن/ لاستیک طبیعی تقویت شده با نانوذرات پرلیت تولید شده به کمک دستگاه مخلوط کن داخلی دو محوره، مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین، از مدلسازی ریاضی آنالیز واریانس با استفاده از روش سطح پاسخ برای مقایسه و تصدیق نتایج آزمون کشش تجربی استفاده شد. نقش هر یک از متغیر‌های موادی درصد وزنی لاستیک طبیعی و نانوذرات پرلیت بر خصوصیات مکانیکی ترکیبات جدید تولید شده بررسی شد. طبق این بررسی‌ها، مشاهده شد که مقادیر استحکام کششی و تغییر طول تا شکست در اثر افزایش مقدار لاستیک طبیعی از 20 به 40 درصد وزنی و ثابت بودن مقدار نانوذرات پرلیت در 3 درصد وزنی، به ترتیب 68/14 درصد کاهش (از 92/8 تا 61/7 مگاپاسکال) و 72 درصد افزایش (از 05/51 تا 81/87 درصد) یافت. نتایج بدست آمده از بهینه سازی متغیرها نشان داد، در صورت استفاده از 268/3 درصد وزنی از لاستیک طبیعی و 046/4 درصد وزنی از نانوذرات پرلیت، ماکزیمم مقادیر استحکام کششی و تغییر طول تا شکست به ترتیب 332/8 مگاپاسکال و 38/74 درصد حاصل شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بیانگر تاثیر مثبت افزودن نانوذرات به فاز پایه به واسطه کوچک شدن اندازه فاز الاستومری و در نتیجه افزایش استحکام کششی ماده بود. همچنین، پخش مناسب نانوذرات در زمینه پلیمری در نمونه ساخته شده با 5 درصد وزنی پرلیت و 30 درصد وزنی لاستیک طبیعی اتفاق افتاد. اما، با افزایش نانوذرات به 9 درصد وزنی، تراکم و کلوخگی نانوذرات پرلیت در فاز ترموپلاستیکی مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

پلی پروپیلن؛ لاستیک طبیعی؛ نانوذرات پرلیت؛ نانوکامپوزیت؛ ریزساختار؛ روش پاسخ سطح

مراجع