نقش نانو کربنات کلسیم در بهبود ویژگی های مکانیکی نانوکامپوزیت های آرد صنوبر و پلی پروپیلن بازیافتی

بیان مسئله و اهداف: باتوجه به افزایش روزافزون استفاده از نانو کامپوزیت ها در صنایع مختلف، بهبود ویژگی های مکانیکی و فیزیکی این فراورده ها اهمیت ویژه ای دارد. نانو کربنات کلسیم به عنوان یک تقویت کننده موثر می تواند به بهبود عملکرد نانو کامپوزیت های آرد صنوبر و پلی پروپیلن بازیافتی کمک کند. این پژوهش به بررسی تاثیر میزان نانو کربنات کلسیم بر خواص مکانیکی این نانو کامپوزیت ها می پردازد. هدف اصلی این تحقیق، ارزیابی تاثیرات اندازه و مقدار نانو کربنات کلسیم بر مدول الاستیسیته، مقاومت کششی و سایر ویژگی های مکانیکی نانو کامپوزیت ها است. نتایج این مطالعه می تواند به توسعه فراورده های سبک و مقاوم در صنایع بسته بندی، خودروسازی و دیگر حوزه ها کمک کند و راهکاری برای استفاده بهینه از مواد بازیافتی ارائه دهد.مواد و روش­ها: برای این منظور پلی­پروپیلن (در سه سطح ۵۰، ۶۰ و ۷۰ درصد)، آرد چوب صنوبر (در سه سطح  ۳۰، ۴۰ و ۵۰ درصد)، نانو کربنات کلسیم (در چهار سطح ۰، ۱، ۲ و ۳ درصد وزنی) و انیدرید مالئیک پیوند داده شده با پلی­پروپیلن 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. سپس خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی و خمشی، مدول کششی و خمشی، مقاومت به ضربه فاق­دار، و سختی، اندازه گیری شدند.نتایج: نتایج مربوط به مقدار F و سطح معنی داری نشان داد اثر مقدار آرد چوب بر ویژگی های مکانیکی شامل مقاومت کششی، خمش، مدول کششی و خمشی، مقاومت به ضربه فاقدار، و سختی، در سطح اطمینان ۹۵ درصد معنی دار گردید. همچنین، اثر نانو کربنات کلسیم بر مقاومت کششی و خمشی، مدول خمشی، و سختی نیز در سطح اطمینان ۹۵ درصد معنی دار بود، درحالی که مدول خمشی، مقاومت به ضربه فاقدار در این سطح معنی دار نشدند. اثر متقابل مقدار آرد و نانو کربنات کلسیم بر تمامی مقاومت ها در سطح اطمینان ۹۵ درصد معنی دار نبود.نتیجه­ گیری: نتایج این تحقیق نشان می دهد که افزایش آرد چوب صنوبر از ۳۰ به ۵۰ درصد تاثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی نانو کامپوزیت ها دارد، به ویژه در افزایش مقاومت کششی و خمشی، مدول کششی، خمشی و سختی. این بهبود به دلیل افزایش چسبندگی و انتقال تنش بین مراحل است. بااین حال، افزایش مقدار آرد منجر به کاهش مقاومت به ضربه و تردی بیشتر کامپوزیت می شود. اضافه کردن نانو کربنات کلسیم تا ۳ درصد وزنی نیز خواص مکانیکی را بهبود می بخشد، اما مشابه با آرد، مقاومت به ضربه کاهش می یابد. به طورکلی، انتخاب مناسب نوع و مقدار مواد افزودنی می تواند به بهبود عملکرد نانو کامپوزیت ها کمک کند، اما توجه به آثار منفی مانند کاهش مقاومت به ضربه نیز ضروریست.

کلیدواژه ها:

صنوبر ، نانو کربنات کلسیم ، مقاومت خمشی ، مدول خمشی ، سختی