پایان نامه بررسی رفتار فیزیکی و مکانیکی نانو کامپوزیت های تهیه شده بر پایه الاستومر پلی الفینی و نانو لوله های کربنی تک دیواره |
1-1- 1 سنتز و تولید. 3
1-1-2 طبقه بندی.. 4
1-1-3 خواص فیزیکی.. 5
1-1-4 ساختمان بلوری.. 6
1-1-5 کاربردها 7
1-2 نانوذرات کربنی.. 7
1-2-1 الماس.. 7
1-2-2 گرافیت.. 7
1-2-3 فولرین. 8
1-2-4 نانو لوله های کربنی.. 8
1-2-5 خالص سازی نانو لوله ها 10
1-3 معرفی الاستومر های گرما نرم. 10
1-3-1 تعاریف اولیه. 10
1-3-1 تاریخچه الاستومر های گرما نرم. 11
1-3-2 انواع الاستومر های گرما نرم. 13
1-3-3 خواص الاستومر های گرما نرم. 14
1-3-1 مزایا و معایب الاستومر های گرما نرم. 15
1-4 نانوکامپوزیت های پلیمری.. 16
1-4-1 فرایند ساخت.. 18
1-5 اهمیت موضوع و اهداف پروژه 25
فصل دوم: مروری بر مطالعات انجام شده………26
2-1 نانو کامپوزیت پلی اتیلن- اکتن/ نانو لوله های کربنی چند دیواره 26
2-2 نانوکامپوزیت پلی اتیلن/ نانو لوله های کربنی چند دیواره 33
2-3 نانوکامپوزیت پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره 37
2-4 جمع بندی مطالعات.. 43
فصل سوم: تجربی45 .
3-1 مواد. 45
3-2 تهیه نمونه ها 45
3-3 آزمون ها 47
3-3-1 آزمون کشش… 47
3-3-2 آزمون تفرق اشعه ایکس/ زاویه باز. 47
3-3-3 آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی.. 48
3-3-4 آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی.. 48
3-3-5 آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری.. 49
3-3-6 آزمون گرما وزنسنجی.. 50
3-3-7 آزمون تحلیل گرمایی مکانیکی.. 50
3-3-8 آزمون رئولوژی.. 50
3-3-9 آزمون ثابت دی الکتریک… 51
3-3-10 آزمون مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی.. 51
فصل چهارم: نتایج و بحث ..52
4-1 خواص مکانیکی.. 52
4-2 مورفولوژی.. 66
4-3 تبلور. 71
4-4 رئولوژی.. 76
4-5 خواص حرارتی.. 87
4-6 خواص الکتریکی.. 92
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات …. 95
مراجع ……. 98
فهرست شکل ها
شکل 1‑1: ساختار پلی اتیلن- اکتن. 3
شکل 1‑2: شماتیکی از دسته بندی انواع پلی اتیلن ها ]7[. 4
شکل 1‑3: رابطه بین چگالی و ترکیب درصد شیمیایی در کوپلیمرهای پلی اتیلن- اکتن ]8[. 5
شکل 1‑4: رابطه بین درصد بلورینگی ترکیب درصد شیمیایی در کوپلیمرهای پلی اتیلن- اکتن ]8[. 6
شکل 1‑5: نمایی از آرایش اتم کربن در الماس. 7
شکل 1‑6: نمایی از آرایش اتم کربن در گرافیت. 8
شکل 1‑7: نمایی از آرایش اتم کربن در فولرین. 8
شکل 1‑8: آرایش های مختلف کربن برای ساخت نانولوله ها 9
شکل 1‑9: آرایش های مختلف کربن برای ساخت نانولوله های کربنی.. 10
شکل 1‑10: تغییرات مدول خمشی الاستومر های گرما نرم با دما ]29[. 14
شکل 1‑12: فرایند تولید محصول از الاستومر گرما نرم در مقایسه با فرایند تولید برای یک الاستومر گرما سخت ]31[. 16
شکل 1‑13: نمایی از ساخت نانو کامپوزیت های پلی کربنات/ نانو لوله های کربنی با بهره گرفتن از روش محلولی]32[. 19
شکل 1‑14: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست نانو کامپوزیت های پلی کربنات/ نانو لوله های کربنی ]32[. 19
شکل 1‑15: تصویر میکروسکوپ انتقال الکترونی مربوط به دسته های نانو لوله های کربنی همراه با یک لایه پلی استایرن جذب شده، مربوط به نانو کامپوزیت پلی استایرن/ نانو لوله های کربنی با میزان 5/8% از نانو لوله های کربنی ]39[. 21
شکل 1‑16: نمایی از اتصال پلی متیل متاکریلات روی سطح نانو لوله های کربنی با بهره گرفتن از فرایند پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتمی ]42[. 22
شکل 1‑17: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست نانو کامپوزیت های پلی کربنات/ نانو لوله های کربنی. نانو کامپوزیت شامل 20% وزنی از نانو لوله های کربنی ( ). نانو کامپوزیت شامل 15% وزنی از نانو لوله های کربنی ( ) ]45[. 24
شکل 1‑18: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست نانو کامپوزیت حاوی 5/0% وزنی از نانو لوله های کربنی ]47[. 24
شکل 2‑1: طیف مادون قرمز نانو لوله های کربنی چند دیواره خالص(A) و نانو لوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده (B)]52[. 27
ز پلی اتیلن- اکتن اصلاح شده با اسید (A) و پلی اتیلن- اکتن اصلاح شده با اسید/ نانو لوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده با تیونیل کلراید (5% وزنی) (B) ]52[. 28
شکل 2‑3: الگوی تفرق اشعه ایکس مربوط به پلی اتیلن- اکتن خالص (A)، پلی اتیلن- اکتن اصلاح شده/ نانو لوله های کربنی چند دیواره به میزان 5% وزنی (B)، پلی اتیلن- اکتن اصلاح شده/ نانو لوله های کربنی چند دیواره به میزان10% وزنی © و نانو لوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده با اسید (D) ]52[. 29
)، نانو کامپوزیت پلی اتیلن-اکتن اصلاح شده با اسید/ نانو لوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده به میزان 5% وزنی ( )، نانو کامپوزیت پلی اتیلن- اکتن اصلاح شده با اسید/ نانو لوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده به میزان 10% وزنی ( ) و نانو لوله های کربنی چند دیواره ( ) ]52[. 30
شکل 2‑5: تصویر میکروسکوپ الکترونی از نانو لوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده (A) و سطح شکست کششی نانو کامپوزیت پلی اتیلن اصلاح شده با آکریلیک اسید/ نانو لوله های کربنی چند دیواره به میزان 5% وزنی (B) ]52[. 31
شکل 2‑6: استحکام کششی نانو کامپوزیت های پلیمری بر حسب میزان درصد وزنی نانو لوله های کربنی چند دیواره ]52[. 32
شکل 2‑7: تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست نانو کامپوزیت پلی اتیلن با چگالی بالا/ نانو لوله های کربنی چند دیواره به میزان 5/2% وزنی ]59[. 33
شکل 2‑8: تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطح شکست نانو کامپوزیت پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره به میزان 5/2% وزنی ]59[. 34
شکل 2‑9 گرانروی مختلط ( ) بر حسب فرکانس ( ) ( ) و مدول حقیقی ( ) بر حسب فرکانس ( ) ( ) برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی بالا/ نانو لوله های کربنی چند دیواره و پلی اتیلن با چگالی بالا در دمای 200 ]59[. 35
شکل 2‑10: نمودار زاویه فازی ( ) بر حسب مقدار مطلق مدول مختلط برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی بالا/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ( ) و نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ( ) (نمودار ون گارپ – پالمن)] 59[. 36
شکل 2‑11: نمودار رسانایی نانو کامپوزیت های پلی اتیلنی بر حسب درصد وزنی نانو لوله های کربنی چند دیواره ]59[. 36
شکل 2‑12: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نانو کامپوزیت های پلیمری حاوی 0% وزنی (A)، 3/0% وزنی (B)، 5/0% وزنی ©، 1% وزنی (D)،3% وزنی (E)،5% وزنی (F) و10% وزنی (G) از نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 38
شکل 2‑13: الگوهای تفرق اشعه ی ایکس برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره و نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 39
اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 40
شکل 2‑15: مقاومت سطحی و حجمی نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 41
شکل 2‑16: ثابت دی الکتریک و اتلاف دی الکتریک نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره، اندازه گیری شده در فرکانس 5 مگا هرتز و دمای اتاق]63[ .. 42
شکل 2‑17: استحکام کششی و کرنش شکست نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 43
شکل 2‑18: تاثیر میزان نانو لوله های کربنی بر سرعت جریانی مذاب نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 43
شکل 4‑1: منحنی های تنش- کرنش برای پلی اتیلن- اکتن خالص و نانو کامپوزیت ها. 53
شکل 4‑2: منحنی های تنش کرنش برای پلی اتیلن- اکتن خالص و نانو کامپوزیت های حاوی 1% وزنی از نانو لوله های کربنی. 53
شکل 4‑3: تغییرات مدول الاستیک نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی. 55
شکل 4‑4: تغییرات مقادیر مدول بدست آمده از رابطه هالپین- سای و نتایج تجربی. 56
بر مدول پیش بینی شده نانو کامپوزیت ها. 57
شکل 4‑6: تاثیر ثابت بر مدول پیش بینی شده نانو کامپوزیت ها. 58
شکل 4‑7: مدول پیش بینی شده از رابطه اصلاح شده هالپین- سای و نتایج تجربی. 59
شکل 4‑8: تغییرات تنش شکست نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی. 60
شکل 4‑9: تغییرات استحکام کششی بدست آمده از رابطه هالپین- سای و نتایج تجربی. 61
شکل 4‑10: تاثیر ثابت بر استحکام کششی پیش بینی شده نانو کامپوزیت ها. 62
شکل 4‑11: تاثیر ثابت بر استحکام کششی پیش بینی شده نانو کامپوزیت ها. 62
شکل 4‑12: استحکام کششی پیش بینی شده از رابطه اصلاح شده هالپین- سای و نتایج تجربی. 63
64
شکل 4‑14: تغییرات تنش تسلیم نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی. 65
شکل 4‑15: تغییرات انرژی شکست نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی. 65
شکل 4‑16: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC0.1. 67
شکل 4‑17: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC0.5. 67
شکل 4‑18 : تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC1. 68
شکل 4‑19: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC2. 68
شکل 4‑20: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه ETC1. 69
شکل 4‑21: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نانو لوله های کربنی خالص. 70
شکل 4‑22: تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری مربوط به نانو کامپوزیت EC1. 70
شکل 4‑23: نمودار EDAX نانو لوله های کربنی خالص. 71
شکل 4‑24: الگوهای تفرق اشعه ی ایکس برای نانولوله های کربنی، پلی اتیلن- اکتن خالص و نانو کامپوزیت ها. 73
شکل 4‑25: منحنی های آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی حاصل از خنک کردن نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 75
شکل 4‑26: منحنی های آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی حاصل از ذوب مجدد نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 75
شکل 4‑27: تغییرات مدول ذخیره بر حسب کرنش برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 77
شکل 4‑28: تغییرات مدول ذخیره و اتلاف با زمان برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها در فرکانس زاویه ای 1. 77
شکل 4‑29: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 78
شکل 4‑30: مدول ذخیره در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 79
شکل 4‑31: مدول اتلافی در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 79
شکل 4‑32: در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 80
شکل 4‑33: مدول های دینامیکی بر حسب فرکانس زاویه ای برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 80
شکل 4‑34: طیف زمان آسایش برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 82
شکل 4‑35: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EOC. 84
شکل 4‑36: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC0.1. 84
شکل 4‑37: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC0.25. 85
شکل 4‑38: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC0.5. 85
شکل 4‑39: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC0.75. 86
شکل 4‑40: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC1. 86
شکل 4‑41: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC2. 87
شکل 4‑42: نمودار تجزیه وزن سنجی گرمایی نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها تحت محیط نیتروژن. 88
شکل 4‑43: نمودار تجزیه وزن سنجی گرمایی نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها تحت محیط اکسیژن. 90
شکل 4‑44: نمودار تجزیه وزن سنجی گرمایی نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها تحت محیط اکسیژن و دمای ثابت 420. 91
فرم در حال بارگذاری ...
[یکشنبه 1399-09-30] [ 11:47:00 ب.ظ ]
|