بررسی خواص مکانیکی و فیزیکی کامپوزیت های هیبریدی اپوکسی - مواد لیگنوسلولزی (ساقه چای ترش، ساقه نی و برگ نخل)

بیان مساله: در حال حاضر، به علت قیمت بالا و تجزیه ناپذیری الیاف مصنوعی گرایش به استفاده از الیاف طبیعی به عنوان تقویت کننده در کامپوزیت های پلیمری به طور قابل توجهی افزایش یافته است. الیاف طبیعی با توجه به ویژگی های منحصر به فرد مثل چگالی پایین، هزینه تولیدکم، مدول و مقاومت خوب، فراوانی و در دسترس بودن، تجدید پذیری، قابلیت بازیافت ، تجزیه بیولوژیکی و سازگاری با محیط زیست به عنوان جایگزینی مناسب با الیاف مصنوعی در کامپوزیت های زمینه پلیمری مورد استقبال مهندسین و محققین قرار گرفتند. نوع و نسبت مواد لیگنوسلولزیدر ترکیب با رزین های پلیمری نقش بسزایی در تعیین خواص نهایی این نوع کامپوزیت ها دارد و تا حد زیادی تعیین کننده کاربرد نهابی آنها خواهد بود.. از این رو در این مطالعه نیز تلاش بر این است که امکان ساخت و تقویت کامپوزیت های پلیمری (رزین اپوکسی) با استفاده از نسبت های مختلف مواد لیگنوسلولزی(ساقه نی، ساقه چای ترش و برگ خرما ) بررسی و خواص فیزیکی و مکانیکی انها مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. مواد و روش ها: متغییرهای این مطالعه ابتدا شامل نوع ماده اولیه ساقه گیاه چای ترش (TS)، ساقه نی (RS)و برگ خرما (PL) در سه سطح ۱۰ ۳۰ و ۵۰ درصد (نسبت وزنی مواد لیگنوسلولزی به رزین اپوکسی) بود و در ادامه بهترین تیمار به منظور بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی در دو سطح ۵ و ۱۰ درصد تیمار قلیایی شد. کامپوزیت های اپوکسی تقویت شده با مواد لیگنوسلولزی به روش لایه چینی دستی، با استفاده از قالب چوبی با ابعاد ۳۰۰ در ۳۰۰ در ۵۰ میلی متر تحت فشار و دمای پرس (دمای۸۰ درجه سانتیگراد و فشار ۶/۲ مگاپاسکال به مدت ۳ ساعت) ساخته شدند. پس از عمل آوری نمونه ها، آزمون کششی ، خمشی و جذب آب به ترتیب بر مطابق استاندارد ASTMD۳۰۳۳ ، ASTMD۷۹۰ و ASTEMD۵۷۰ انجام شد. نتایج: کامپوزیت های اپوکسی تقویت شده با ساقه چای ترش و با نسبت ۱۰ درصد کم ترین مقدار مقاومت کششی و خمشی و جذب آب را نشان دادند و با افزایش نسبت مواد لیگنوسلولزیدر ترکیب با رزین اپوکسی تا ۳۰ درصد خواص مکانیکی کامپوزیت های اپوکسی تقویت شده افزایش یافت، بطویکه که کامپوزیت های تقویت شده با ۳۰ درصد برگ نخل بیشترین مقادیر خواص مکانیکی را نشان دادند . با افزایش نسبت مواد لیگنوسلولزیاز ۳۰ به ۵۰ درصد مقاومت کششی و خمشی کامپوزیت ها کاهش یافت. بیشترین مقادیر جذب آب در نمونه های تقویت شده با ۵۰ درصد ساقه چای ترش و کمترین مقدار جذب آب در نمونه های ساخته شده با ۱۰ درصد برگ نخل مشاهده شد. بهترین تیمار باتوجه خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه های تقویت شده با ۳۰ درصد برگ نخل شناخته شدند. تیمار قلیایی ۳ و ۵ درصد یرگ نخل منجر به بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی کامپوزیت های اپوکسی گردید. نتیجه گیری: بطور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از مواد لیگنوسلولزیدر ترکیب با رزین اپوکسی علاوه بر امکان افزایش مقاومت مکانیکی کامپوزیت های تولیدی، زمینه استفاده بهینه از مواد لیگنوسلولزیرا نیز فراهم می کند. با توجه نتایج خواص فیزیکی و مکانیکی و با انجام تحقیات جامع تر، امکان استفاده از کامپوزیت های پلیمری رزین اپوکسی تقویت شده با مواد لیگنوسلولزیدر صنایع مختلف همچون خودروسازی، ساختمان سازی و بسته بندی، به عنوان مواد سبک، مقاوم و دوستدار محیط زیست وجو دارد. و استفاده از این منابع تجدید شونده، علاوه بر کاهش وابستگی به مواد نفتی و کاهش هزینه ها، به حفظ منابع طبیعی و کاهش آلودگی محیط زیست کمک می کند و ضرورت توسعه و به کارگیری این نوع مواد در فناوری های نوین را برجسته می سازد.

کلیدواژه ها:

رزین اپوکسی ، مواد لیگنوسلولزی ، کامپوزیت ، خواص فیزیکی و مکانیکی