قابل محاسبه نبوده است. برای نمونه بدون نانو ذرات (RP) سوختن نمونه با متصاعد نمودن دود سیاه همراه بود و در اواسط قطعه شعله به تدریج کوچک و کوچک‌تر و بالاخره خاموش شد. این موضوع خود خاموش شوندگی رزین یورتان-آکریلات را در پی داشته که می تواند از عمده برتری‌های این رزین نسبت به دیگر رزین‌ها همچون، اپوکسی، پلی استر و .. باشد. مدت زمان روشن ماندن شعله پس از برداشتن آن از زیر قطعه با افزایش غلظت نانو ذرات خاک رس تا 3 درصد وزنی همراه با طول پیموده شده کاهش نشان داد که این پدیده نشان دهنده‌ی اثر محافظت کنندگی صفحات نانو ذرات از رزین است.
شکل 4-20: شماتیک طول پیموده شده جهت سوختن نمونه‌‌های حاوی 0 تا 10 درصد وزنی نانو ذرات خاک رس
در نمونه حاوی 5درصد نانو ذرات خاک رس، طول بیشتری در مدت زمان کمتری در مقایسه با نمونه 3 درصد به سوختن ادامه داد، که دلیل این پدیده را می‌توان به باز نشدن کامل صفحات که منجر به تجمع بیشتر صفحات در قسمتی از نمونه و به طور متقابل تهی بودن بخشی از نمونه از صفحات نانو ذرات ارتباط داد. به عبارت دیگر در نمونه حاوی 5درصد نانو ذرات با افزایش نانو ذرات نسبت به نمونه 3درصد وزنی، اثر محافظت کنندگی صفحات نانو ذرات نسبت به رزینی که به میان آن‌ها نفوذ کرده می‌بایست بیشتر نمایان می‌شده است و این در حالیست که نتایج چنین روندی را نشان نمی‌دهد و می‌توان این‌طور نیز توجیه نمود که تا نمونه‌های حاوی3درصد وزنی نانو ذرات، صفحات باز شده‌اند و راه خروج گاز‌های حاصل از تخریب را بسته‌اند اما در 5درصد این‌گونه نیست و تجمعات نانو ذرات وجود دارد که نمی‌توانند نفوذپذیری سیستم را کاهش دهند و در نتیجه گازهای حاصل از تخریب که قابل سوختن نیز هستند زودتر به سطح می‌آیند و سبب گسترش شعله می‌شوند. در نمونه‌‌های حاوی 7 و 10 درصد وزنی نانو ذرات خاک رس نیز برخلاف آنچه که انتظار می‌رفت، نمونه‌ها مدت زمان بیشتر، همراه با طول بیشتری به سوختن ادامه دادند که برای توجیه این پدیده می‌بایست دو پدیده‌ای که در ذیل به آن‌ها اشاره می‌شود را مورد بررسی قرار داد. در توجیه اول می‌توان این طور بیان نمود که در نمونه‌‌های با درصد زیاد نانو ذرات، به دلیل وجود حفره‌های‌126 هوا درون سیستم نسبت سطح آزاد/مواد افزایش یافته در نتیجه سوختن در زمان طولانی‌تری ادامه می‌یابد. در توجیه دوم می توان حضور 30 درصد ماده قابل اشتعال در نانو رس را مطرح نمود که با افزایش نانو ذرات در همان حجم رزین، میزان ماده قابل احتراق افزایش داشته که می تواند منجر به افزایش طول مشتعل شده‌ی نمونه‌های با درصد وزنی بالاتر نانو ذرات شود.
4-2-کامپوزیت‌ها و نانوکامپوزیت‌‌های بر پایه‌ی رزین یورتان‌-اکریلات تقویت شده با الیاف طبیعی فلاکس قبل و بعد از اصلاح سیلانی الیاف
در بخش اول فاز دوم پروژه، کامپوزیت‌های بر پایه رزین یورتان-اکریلات تقویت شده با الیاف اصلاح نشده (FRP) تهیه شد تا با ورود عامل اتصال دهنده سیلانی در قسمت دوم، اثر بهبود فصل مشترک بر خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف اصلاح سیلانی شده (FRST) حاصل مورد بررسی قرار گیرد. در قسمت سوم نیز به منظور تأثیر نانو ذرات خاک رس بر خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف فلاکس به طور سیلانی اصلاح شده (FRST) که در مرحله قبل تهیه شده بود، از نانو کامپوزیت حاوی 3درصد وزنی نانو ذره که در فاز اول به لحاظ تکنیک‌های شناسایی و خواص به عنوان بهینه‌ترین فرمولاسیون انتخاب شده بود به عنوان فاز ماتریس مورد استفاده قرار گرفت
4-2-1-شناسایی کامپوزیت‌ها و نانو کامپوزیت‌ها
الف-تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده
برای مطالعه نحوه پخش و یکنواختی توزیع نانو ذرات درون نمونه نانو کامپوزیتی هیبریدی و همچنین وجود، پخش و یکنواختی عوامل اتصال دهنده سیلانی درون کامپوزیت و نانوکامپوزیت‌‌های هیبریدی تقویت شده با الیاف اصلاح سیلانی شده، از آزمون تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده استفاده گردید که تصاویر نگاشت مربوط به این آزمون به همراه نمودار‌های مربوط برای نمونه‌‌های FRP در شکل‌‌های 4-21 و 22، FRST در شکل‌‌های 4-23 و 4-24 و FRSTN در شکل‌‌های 4-25 و 4-26 نشان داده شده است.
از آنجا که در ساختار نمونه FRP فقط از رزین خالص و الیاف اصلاح نشده استفاده شده بود در نمودار مربوط به این نمونه هیچ گونه عنصری همچون آلومینیوم و سیلیکون مبنی بر وجود نانو ذرات و عوامل سیلانی مشاهده نشد. تصاویر نگاشت127 نمونه FRP نشان دهنده پخش عنصر کربن است و همچنین نمودار مربوط به این نمونه نیز فقط بیانگر وجود عناصری طبیعی همچون کربن و اکسیژن است.
همچنین از آنجا که در ساختار نمونه FRST از الیاف اصلاح شده با سیلان استفاده شده بود انتظار می‌رفت که علاوه بر مشاهده عناصری چون کربن و اکسیژن، عنصر سیلان نیز مشاهده شود. تصویر نگاشت این نمونه FRST نشان دهنده پراکندگی عنصر سیلان است و همچنین نمودار مربوط به این نمونه نیز نمایانگر حضور عنصر سیلان است.
همچنین از آنجا که نانوکامپوزیت‌‌های هیبریدی تهیه شده در نمونه FRSTN علاوه بر تقویت توسط الیاف اصلاح سیلانی شده توسط ماتریس پر شده با نانو ذرات خاک رس نیز تهیه شده بودند، انتظار می‌رفت که علاوه بر مشاهده عناصری چون کربن، اکسیژن و سیلان، عنصر آلومینیوم نیز مشاهده شود. تصاویر نگاشت مربوط به نمونه نانو کامپوزیتی هیبریدی FRSTN علاوه بر اینکه تأییدی بر حضور و پراکندگی عنصر سیلان بوده، حضور و پراکندگی نانو ذرات خاک رس را نیز نشان می‌دهد. نمودار مربوط به این تصاویر نیز تأییدی بر حضور عنصر سیلان و آلومینیوم به ترتیب به عنوان نماینده عامل اتصال دهنده سیلانی و نانو ذرات خاک رس در نانو کامپوزیت هیبریدی است. همان‏گونه که در تصاویر دیده می‏شود، در نانو کامپوزیت هیبریدی مذکور، پخش نانو ذرات و عامل اتصال دهنده سیلانی تقریباً از یکنواختی نسبتاً خوبی برخوردار است.
شکل 4-21: (الف) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه FRP (ب) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش کربن) نمونه FRP (با بزرگنمایی 20 میکرومتر)
شکل 4-22: نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده نمونه FRP مبنی بر عدم وجود عوامل سیلانی و نانو ذرات
شکل 4-23 : (الف) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه FRST (ب) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش سیلان) نمونه FRST)(با بزرگنمایی 20 میکرومتر)
شکل 4-24 : نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده نمونه FRST مبنی بر وجود عامل سیلان در الیاف
شکل 4-25 : (الف) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه FRSTN (ب) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش سیلان) نمونه FRSTN (پ) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش آلومینیوم) نمونه FRSTN (با بزرگنمایی 20‌میکرومتر)
شکل 4-26 : نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده نمونه FRSTN مبنی بر وجود عامل سیلانی در الیاف و نانو ذرات در ماتریس رزینی
4-2-2-خواص فیزیکی و مکانیکی
الف-نتایج آزمون کشش
در شکل 4-27 نتایج استحکام و مدول کششی کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف فلاکس اصلاح شده و اصلاح نشده و همچنین نانو کامپوزیت‌های هیبریدی تقویت شده با الیاف اصلاح شده نشان داده شده است.
شکل 4-27 : نتایج استحکام و مدول کششی کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف فلاکس
همان‌طور که در شکل نیز نشان داده شده است اصلاح الیاف با عامل سیلانی منجر به بهبود خواص کششی نمونه‌ها شده است که دلیل این امر را می‌توان همان‌طور که در شکل 4-28 نشان داده شده است[77] به فصل مشترک ایجاد شده بین الیاف و ماتریس و نهایتاً انتقال تنش بهتر از فاز ماتریس به الیاف تقویت‌کننده نسبت داد.
استحکام کششی کامپوزیت به اجزا اصلی سازنده و همچنین فصل مشترک الیاف و ماتریس وابسته است. عامل سیلانی منجر به ایجاد باند شیمیایی بین الیاف و ماتریس آلی می‌شود. بهبود چسبندگی منجر به انتقال بهتر تنش از ماتریس به الیاف می‌شود. مولکول سیلان دو عاملی به وسیله تشکیل باند شیمیایی به عنوان پلی میان الیاف و ماتریس عمل می‌کند. تعدادی گروه‌های هیدروکسیل روی سطح الیاف با گروه‌های هیدروکسیل سیلانول (که بعد از هیدرولیز سیلان تشکیل می‌شوند) واکنش داده و تولید پل اتری می‌کنند. این فعالیت دو سویه با الیاف و ماتریس از طریق پیوند‌های اولیه کووالانسی منجر به ایجاد فصل مشترک سراسر مولکولی می‌شود که باعث سازگاری الیاف با ماتریس رزینی می‌شود. این روند بیان کننده بهبود چسبندگی توسط اصلاح سیلانی می‌باشد که منجر به بهبود استحکام کششی کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف اصلاح شده می‌شود. نتایج واکنش‌های مذکور منجر به پیوند شیمیایی بین الیاف و ماتریس می‌شود که نهایتاً به بهبود چسبندگی فصل مشترک اجزاء کامپوزیت منجر می‌شود. بهبود در مدول و استحکام کششی کامپوزیت‌‌های حاوی الیاف اصلاح سیلانی شده به خاطر برهم‌کنش میان سیلوکسان و گروه‌های OH الیاف و همچنین گروه‌های وینیلی سیلان واکنش داده با ماتریس رزینی است[88, 89].
شکل 4-28 : شماتیک فصل مشترک به وجود آمده پس از اعمال عامل اصلاح کننده سیلانی بین اجزاء کامپوزیت[77]
آنچه که تا بدین جا گفته شد بر اساس توصیفات و توجیهاتی بوده که در مراجع به آن‌ها اشاره شده است. در بحث استحکام کششی کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف اصلاح سیلانی شده نسبت به کامپوزیت‌‌های تقویت شده با الیاف اصلاح نشده شاید بتوان فرضیات بیان شده در ادامه را به عنوان توجیهات منطقی مورد نقد و بررسی قرار داد.
توجیه دیگری که در این مورد می‌توان مطرح نمود این است که با اعمال اصلاح کننده سیلانی خیس خوردگی الیاف توسط ماتریس رزینی افزایش می‌یابد. با آگاهی از وجود گروه‌های OH آبدوست بر روی سطح الیاف که با وارد شدن درون رزین، این گروه‌های آبدوست تشکیل فصل مشترک بین ماتریس آب گریز و الیاف آبدوست را موجب می‌شوند. حال با اعمال اتصال دهنده سیلانی با توجه به حجم و زمان اصلاح تعدادی از این گروه‌ها توسط عامل سیلانی اشغال‌شده و حال این عامل سیلانی است که نقش فصل مشترک را در کامپوزیت ایفا می‌کند که به لحاظ دارا بودن ماهیتی دو سویه از طرفی اتصال به ماتریس آلی را تسهیل نموده و از طرفی چسبندگی به الیاف معدنی را بهبود می‌بخشد که اصطلاحاً می‌توان گفت خیس پذیری الیاف توسط ماتریس بهبود پیدا کرده است. با اعمال عامل سیلانی، ماتریس علاقه بیشتری را به نفوذ در بین رشته‌های الیاف از خود نشان داده که منجر به اینترلاکینگ شیمیایی بین اجزاء کامپوزیت و نهایتاً بالا رفتن استحکام کششی را منجر می‌شود.
به بیان بهتر می‌توان گفت، قبل از اعمال عامل سیلانی، رزین به دلیل وجود گروه‌های آبدوست سطح الیاف تمایلی به نفوذ در بین رشته‌های الیاف را نداشته و فقط به طور فیزیکی بر روی آن‌ها قرار می‌گیرد که اتصال چندان مناسبی بین آن‌ها به وجود نمی‌آید. اما پس از اصلاح سطح الیاف توسط عامل سیلانی، با بسته شدن سر آب دوست الیاف، تمایل رزین به نفوذ درون الیاف افزایش یافته که منجر به بهبود خواص خواهد شد.
با توجه به این نکته که خواص کششی کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف آرایش یافته در راستای کشش، متاثر از الیاف است، عدم آغشته سازی مناسب به جهت افزایش وسکوزیته رزین که ناشی از ورود نانوذرات به آن می شود، نتوانست منجر به کاهش خواص کششی کامپوزیت‌ها شود. همچنین با تقویت رزین خالص توسط نانو ذرات در فاز اول و بهبود خواص کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف اصلاح شده نسبت به

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   منبع پایان نامه دربارهانواع ترکیب، جوامع علمی، تقسیم بندی
دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید