جذب یون مس، جهت رفع آلودگی آب و کاغذ باطله، الیاف پنبه و فلاکس اصلاح شده با اسید سیتریک را مورد استفاده قرار دادند تا با این الیاف طبیعی اصلاح شده بتوانند بار منفی روی الیاف را افزایش و توانایی آن‌ها را برای جذب یون مس بهبود ببخشند.
مارک حاقز88 و همکاران[68] در سال 2007 رفتار تغییر شکل و شکست کامپوزیت‌های پلیمری ترموست تقویت شده با الیاف فلاکس را مورد بررسی قرار دادند. به همین دلیل الیاف را توسط دو واکنش‌گر متاکریلیک انیدرید و پروپیونیک انیدرید اصلاح کرده و در انتها برای مشاهده تغییرات شیمی سطح الیاف و بهبود فصل مشترک کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف فلاکس به ترتیب از تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و اندازه‌گیری خواص مکانیکی بهره جستند.
پس از آن کریستوف بالی89 و همکاران[69] به منظور افزایش خیس پذیری الیاف توسط ماتریس پلیمری، اثر اصلاحات شیمیایی را بر روی خواص سطحی و چسبندگی فصل مشترک الیاف فلاکس با رزین پلی استر را مورد بررسی قرار دادند. از جمله اصلاحات انجام شده توسط این تیم تحقیقاتی می‌توان به اصلاح توسط هیدروکسید سدیم، استیک انیدرید و اسید فرمیک اشاره کرد. آن‌ها برای مطالعه سطح الیاف از تکنیک مادون قرمز کمک گرفتند. همچنین جهت مشاهده بهبود چسبندگی فصل مشترک الیاف و ماتریس از آزمون‌های کشش و خارج کردن90 استفاده کردند. در انتها نیز برای مشاهده سطح شکست از تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده کردند.
موخوپادیان91 و همکارش [70] در اوایل 2008 میلادی اثر سن الیاف سیسال را بر روی خواص کامپوزیت‌های پلی پروپیلن تقویت شده با سیسال که توسط قالب‌گیری فشاری تهیه شده بودند مورد بررسی قرار دادند. خواص مکانیکی کامپوزیت را اندازه‌گیری کردند و تغییرات مشاهده شده در مشخصه‌‌های تنش کرنش، تنش تسلیم، استحکام کششی و مدول کششی را به عمر الیاف ارتباط دادند.
اس گریکیا92 و همکاران[71] در اواسط سال 2008 میلادی بر روی مشخصه یابی الیاف طبیعی و کامپوزیت‌های آن‌ها تحقیقاتی را انجام دادند. تکنیک‌هایی که آن‌ها برای شناسایی مورد استفاده قرار دادند شامل FTIR، XPS و ESEM بود. آن‌ها با استفاده از پیک‌‌های حاصل از FTIR حذف همی سلولز و لیگنین را از سطح الیاف طبیعی توسط اصلاح آلکالی نشان دادند. همچنین با استفاده از تکنیک ESEM حضور سیلان را بر روی الیاف همپ و کناف اصلاح شده اثبات کردند. در نهایت به این نتیجه رسیدند که کامپوزیت‌هایی که در آن‌ها الیاف توسط اصلاح‌گر آلکالی مورد آزمایش قرار گرفته بودند جذب آب بیشتری را نسبت به آن‌هایی که توسط سیلان اصلاح شده‌اند و یا اصلاحی بر روی آن‌ها انجام نشده است دارند.
مایا جاکوب جان93 و همکارش[72] در سال 2009 پیرامون اصلاح شیمیایی کامپوزیت‌های پلی‌پروپیلن تقویت شده با الیاف فلاکس مطالعاتی را انجام دادند. آن‌ها در این کار خواص مکانیکی کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف فلاکس را به طور استاتیک و دینامیک مورد بررسی قرار دادند و در ادامه اثر اصلاح کننده زئین94 را بر روی این الیاف گزارش کردند. خواص مکانیکی کامپوزیت اصلاح شده از جمله کشش، خمش و ضربه را اندازه‌گیری کردند و نتایج را با کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف اصلاح نشده مقایسه کردند و در انتها خواص ویسکوالاستیک کامپوزیت‌ها را تحت فرکانس‌های مختلف بررسی و اثرات زئین را بر روی آن‌ها مطالعه کردند و برای مشاهده مکانیزم شکست کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف اصلاح شده و اصلاح نشده از تصاویر تهیه شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بهره جستند.
آتی جایامانی95 و همکاران[73] در سال 2009 میلادی اثر جذب رطوبت را بر روی خواص مکانیکی همچون کشش، خمش و ضربه کامپوزیت‌های پلی استر تقویت شده با الیاف طبیعی که آرایش نامنظم داشتند را در شرایط خشک و خیس بررسی کردند تا بدین نتیجه برسند که خواص الیاف در معرض رطوبت کاهش پیدا می‌کند.
چند روز بعد آلیکس96 و همکاران[74] جهت بهبود فصل مشترک کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف فلاکس، اثر اصلاحات شیمیایی مختلفی از جمله، مالئیک انیدرید، استیک انیدرید، سیلان و استایرن را بر روی جذب آب و خواص مکانیکی این الیاف مورد مطالعه قرار دادند. آن‌ها جهت مشاهده تغییرات به عمل آمده توسط اصلاحات فوق بر روی الیاف، از طیف سنجی مادون قرمز و بررسی انرژی سطحی الیاف کمک گرفتند. همچنین اثر این اصلاحات را بر روی جذب آب الیاف توسط روش وزن سنجی مورد بررسی قرار دادند و در انتها نشان دادند که مدول کششی، استحکام و کرنش شکست به نوع اصلاح اعمال شده بر روی الیاف وابسته است.
اراسموس97 و همکارش [75] نیز در همان سال بر روی بالا بردن خواص مکانیکی و چسبندگی فصل مشترک کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف فلاکس تحقیقاتی را انجام دادند. آن‌ها با آگاهی از این موضوع که این الیاف سازگاری ضعیفی با ماتریس دارند و آب دوست هستند، جهت بهبود چسبندگی میان الیاف آب دوست و پلیمر آب گریز، در صدد برآمدند تا اصلاحات شیمیایی همچون اسید اکریلیک، 4-پنتانوئیک اسید، 2و4 پنتادینوئیک اسید و 2 متیل 4 پنتانوئیک اسید را بر روی الیاف انجام دهند و در نهایت خواص مکانیکی همچون، استحکام کششی، خمشی و ضربه و همچنین مطالعات حرارتی و تصاویر گرفته شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی این کامپوزیت‌ها را اندازه‌گیری کرده و با هم مقایسه کنند و به این نتیجه رسیدند که خواص، به نوع و میزان اصلاح شیمیایی بستگی دارد.
2-8-3-نوآوری در این پژوهش
با توجه به مطالعات انجام شده ملاحظه می گردد که کار تحقیقاتی چندانی بر روی موارد ذیل صورت نگرفته است،
– تهیه نانو کامپوزیت‌های بر پایه‌ رزین یورتان-اکریلات/ نانو رس و بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی آن‌ها
– تهیه نانو کامپوزیت‌های هیبریدی بر پایه رزین یورتان-اکریلات/ نانو رس/ الیاف فلاکس
– به کارگیری فرآیند قالب‌گیری نفوذ رزین تحت خلاٌ برای تهیه نمونه‌های نانو کامپوزیتی و نانو کامپوزیتی هیبریدی.
لذا مراحل انجام این پروژه بر موارد فوق‌الذکر طراحی و برنامه ریزی گردید.
3 فصل سوم : بخش تجربی
3-1-مواد و تجهیزات
3-1-1-مواد
در این تحقیق از رزین یورتان‌اکریلات با نام تجاری MODAR 826HT از محصولات شیمیایی شرکت اشلند98 استفاده گردید که از جمله رزین‌‌های ترموست اصلاح شده با اکریلیک و دارای بویی نافذ و خرمایی رنگ می‌باشد که در شکل ساختار شیمیایی آن نشان داده شده است. ساختار شیمیایی و خواص رزین مایع در دمای C 25 بترتیب در شکل و جدول 3-1 آورده شده است. در هنگام کار با این رزین می‌بایست نکات ایمنی را رعایت نمود و از تماس مستقیم آن با پوست و مجاورت آن با چشم اجتناب نمود. از جمله نکات قابل توجه در استفاده از این رزین وجود عوامل کاهنده جمع‌شدگی99 در آن است.
شکل3-1: نحوه تهیه و ساختار شیمیایی رزین یورتان-آکریلات
جدول 3-1 : خواص رزین مایع در دمایدC 25
خواص
مقادیر
ویسکوزیته (MPa.s)
135
وزن مخصوص (g/ml)
1/12
درصد جامد
58
نقطه جوش (°C)
100
حلال فعال
متیل متاکریلات
جمع شدگی (%)
0
متیل اتیل کتون پراکسید، به عنوان شروع‌کننده پراکسیدی مناسب پخت رزین ‌های وینیلی، با نام تجاری پراکسیر50100 و از نفتانات‌کبالت، به عنوان شتاب دهنده با نام تجاری AC-1000 جهت پخت رزین‌های غیر اشباع در دمای محیط استفاده شد که از شرکت چکاد تهیه‌گردیدند. ترکیب درصد سیستم پخت مورد استفاده در زمینه پلیمری در جدول 3-2 نشان داده شده است. قابل ذکر است که سیستم شروع کننده پراکسیدی مذکور قابلیت پخت در دمای محیط را فراهم می‌کند.
جدول 3-2 : ترکیب درصد سیستم پخت نسبت به ماتریس پلیمری
اجزای زمینه پلیمری
نام ماده
ترکیب درصد
رزین
یورتان اکریلات(MODAR)
100
آغازگر
متیل اتیل کتون پراکسید
2
شتاب دهنده
نفتانات کبالت
0/25
از نانو ذرات خاک رس با نام تجاری Cloisite® 30B از شرکت ساترن کلی101 که یک نوع مونت موریلونیت102 طبیعی اصلاح شده توسط نمک آمونیوم چهار جزئی است، استفاده گردید. خواص مشخصه نانو ذره و تصویر پراش اشعه ایکس مصرفی در جدول 3-3 و شکل 3-2 نشان داده شده است.
جدول 3-3 : خواص نانو ذره مورد استفاده
نام تجاری
اصلاح کننده آلی
غلظت اصلاح کننده
فاصله بین صفحات
فام
ساختار شیمیایی
Cloisite®30B
103MT2EtOH
90 میلی اکی والان در 100 گرم نانو کلی
5/18 آنگستروم
کرم مایل به سفید
شکل 3-2: تصویر پراش اشعه ایکس نانو ذرات خاک رس
الیاف طبیعی مورد استفاده در این تحقیق از نوع کتان (فلاکس) 104 با آرایش تک جهته بود که از شرکت مولمایر105 تهیه شد و تصویر آن در شکل 3-3 نشان داده شده است. نخ‌های نازک روشن در جهت عمود، به‌عنوان نگهدارنده رشته‌های الیاف در کنار یکدیگرند که در خواص عرضی الیاف اثری ندارند. ترکیب درصد اجزاء مختلف و همچنین خواص مشخصه الیاف فلاکس و مقایسه آن‌ها با الیاف شیشه به‌ترتیب در جداول 3-4 و 3-5 آورده شده است [27, 76].
شکل3-3: الیاف کتان (فلاکس) با آرایش تک جهته
جدول 3-4: ترکیب درصد اجزای شیمیایی و خواص مشخصه الیاف کتان مصرفی [27, 76]
خصوصیات
مقادیر
ترکیب اجزاء
سلولز: 71، همی سلولز: 6/20-6/18، لیگنین: 2/2 و واکس‌ها: 5/1 درصد وزنی
استحکام کششی (MPa)
1100
مدول یانگ (GPa)
100
دانسیته (g/cm3)
5/1
جدول3-5: مقایسه خواص الیاف فلاکس و الیاف شیشه
خواص
الیاف شیشه
الیاف فلاکس
دانسیته (g/cm3)
56/2
4/1
مدول الاستیک( (GPa
76
70-50
استحکام کششی(GPa)
5/2-4/1
5/1-5/0
ازدیاد طول در نقطه شکست(%)
3/2-8/1
3-2
مدول الاستیک ویژه(GPa/ per g/cm3)
30
50-36
استحکام کششی ویژه(GPa/ per g/cm3)
1-5/0
1/1-4/0
از ترکیب سیلانی تری اتو کسی وینیل سیلان از شرکت مرک106 با نام تجاری 107A-151 و با خلوص Purity(%) ≥ 98.0 به عنوان عامل جفت کننده و آماده‌سازی سطح الیاف طبیعی که قطبی هستند[77]، استفاده گردید. ساختار شیمیایی ترکیب تری اتو کسی وینیل سیلان در شکل 3-4 نشان داده شده است.
شکل 3-4: ساختار شیمیایی تری اتو کسی وینیل سیلان
از رزین سیلیکونِ پخت شونده در دمای محیط گرید RTV/2 از شرکت پیشرو مبتکر (Wacker) جهت ساخت قالب برای تهیه نمونه آزمون‌های کشش، خمش و ضربه استفاده گردید.
3-1-2-تجهیزات
تجهیزات اصلی مورد استفاده در تحقیق بشرح ذیل می باشد:
هموژنایزر: جهت پخش و توزیع نانو ذرات در رزین از دستگاه هموژنایزر مدل PT 6000 Polytron از شرکت Kinematica استفاده شد. محدوده کاربرد این دستگاه 24000-1000 دور بر دقیقه و حجم مفید قابل استفاده آن 30000-100 میلی لیتر می‌باشد. بسته به نوع مواد مورد استفاده می‌توان تراکم ساز‌های108 متفاوتی بر روی این دستگاه نصب کرد. در این تحقیق از تراکم ساز مدلPT-DA 6040/2 با توانایی اختلاط 5000-200 میلی لیتر، استفاده گردید.
اولتراسونیک: به منظور پخش بهتر ذرات در رزین از دستگاه اولتراسونیک (فرا صوت) Bandelin، مدل HD 3200 استفاده شد. برای جلوگیری از افزایش دما در حین فرآیند اختلاط، حمام آب سرد در اطراف ظرف نمونه بکار گرفته شد.
پمپ خلا: به منظور حذف رطوبت جذب شده توسط نانو ذرات پیش

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   منابع و ماخذ پایان نامهبرنامه ریزی، اولویت بندی، طبقه بندی
دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید