بهبود خواص حرارتی و مکانیکی چندسازه های مبتنی بر آرد چوب نوئل با افزودن نانو گرافن

سابقه و هدفنانوکامپوزیت ها به دلیل ترکیب ویژگی های مواد نانو با ماتریس های پلیمری، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. این تحقیق با هدف بررسی تاثیر میزان نانوگرافن و آرد چوب بر ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و حرارتی نانو چندسازه ساخته شده از آرد چوب نوئل و پلی پروپیلن بازیافتی انجام شد. نانوگرافن به عنوان یک تقویت کننده موثر در بهبود خواص مکانیکی و حرارتی این کامپوزیت ها معرفی شده است.مواد و روش هادر این تحقیق، پلی پروپیلن بازیافتی (در سطح ثابت ۵۰ درصد)، آرد چوب نوئل (در سطح ثابت ۵۰ درصد)، نانوگرافن در چهار سطح (۰، ۵/۰، ۱ و ۵/۱ درصد) و انیدرید مالئیک پیوند داده شده با پلی پروپیلن در سطح ثابت ۳ درصد، به وسیله اکسترودر دو ماردونی (دو مارپیچه) با یکدیگر مخلوط و نمونه های آزمونی استاندارد با استفاده از روش قالب گیری تزریقی ساخته شدند. خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی و خمشی، مدول کششی و خمشی، و مقاومت به ضربه فاق دار، همچنین خواص حرارتی و آتش گیری، بر اساس استاندارد ASTM اندازه گیری شدند.یافته هانتایج تجزیه واریانس بیانگر این است که تاثیر نانو گرافن بر مدول کشش، مقاومت خمش و مقاومت به ضربه فاق دار در سطح اطمینان ۹۵% معنی دار نیست. در حالی که تاثیر نانو گرافن بر مقاومت کشش و خمش و شاخص اکسیژن محدود در سطح اطمینان ۹۵% معنی دار است. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار نانوگرافن تا ۱ درصد وزنی، مقاومت کششی و خمشی، مدول خمشی و کششی چندسازه افزایش می یابد. با این حال، با افزودن مقدار ۵/۱ درصد وزنی نانوگرافن، این خواص کاهش می یابند. همچنین، افزایش میزان نانوگرافن منجر به افزایش میزان خاکستر باقیمانده و بهبود ثبات حرارتی شد.نتیجه گیریاین تحقیق به بررسی تاثیر میزان نانوگرافن و آرد چوب بر ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و حرارتی نانو چندسازه های ساخته شده از آرد چوب نوئل و پلی پروپیلن بازیافتی پرداخته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقدار نانوگرافن تا ۱ درصد وزنی، خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی و خمشی، مدول کششی و خمشی، افزایش می یابد. این افزایش به دلیل بهبود چسبندگی بین نانوگرافن و ماتریس پلیمری است که موجب تقویت ساختار کلی و افزایش استحکام می شود.با این حال، افزودن ۵/۱ درصد وزنی نانوگرافن منجر به کاهش این خواص می شود که به کلوخه شدن و توزیع نامناسب نانوگرافن در ماتریس نسبت داده می شود. این پدیده نقاط ضعف در ساختار ماده ایجاد کرده و عملکرد مکانیکی را کاهش می دهد. همچنین، نتایج نشان می دهد که با افزایش میزان نانوگرافن، میزان خاکستر باقیمانده نیز افزایش یافته و ثبات حرارتی چندسازه بهبود می یابد. نانوگرافن با ایجاد لایه زغالی در دماهای بالا، روند تخریب حرارتی را کاهش می دهد و می تواند به عنوان یک عامل موثر در افزایش ثبات حرارتی عمل کند.بنابراین، نتایج این تحقیق تاکید می کند که برای دستیابی به خواص بهینه، مدیریت دقیق مقدار نانوگرافن و توجه به توزیع یکنواخت آن در ماتریس پلیمری ضروری است. استفاده از مقادیر کم نانوگرافن می تواند به بهبود خواص مکانیکی و حرارتی کمک کند، در حالی که مقادیر بالاتر ممکن است منجر به تضعیف این خواص شود. به طور کلی، این نتایج می تواند به طراحی و تولید بهینه نانوچندسازه ها کمک کند.

کلیدواژه ها:

آرد چوب نوئل ، پلی پروپیلن بازیافتی ، مقاومت خمشی ، مدول خمشی ، نانو گرافن