اثر غلظت گلیسرید مونو استئارات و نانو رس بر خواص فیزیکی و مکانیکی فوم پلی اتیلن

در این تحقیق اثر غلظت گلیسرید مونو استئارات (GMS) و نانورس بر خواص فیزیکی و مکانیکی فوم پلی اتیلن سبک (LDPE) بدون اتصالات عرضی تولید شده به روش اکستروژن مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا با استفاده از نرم افزار Design-Expert نمونه های فوم نشده با ترکیب های درصدی مختلف از GMS و نانورس طراحی و ساخته شدند. این نمونه ها تحت آزمون های مکانیکی از جمله مدول الاستیک، استحکام کششی و ازدیاد طول قرار گرفتند. سپس بر اساس نتایج حاصل و با استناد به مطالعات پیشین نرم افزار Design-Expert بهترین درصد ترکیب را برای دستیابی به خواص مطلوب در فوم نهایی پیشنهاد داد. این ترکیب بهینه شامل ۱۷ قسمت درصد وزنی (phr) نانورس و ۲.۱ phr گلیسرید مونو استئارات بود که محدوده مدول الاستیک ۱۶ تا ۲۰ مگاپاسکال و نیروی استحکامی ۱۴۰ تا ۱۵۵ نیوتن را پوشش می داد. در ادامه، نمونه فوم پلی اتیلن با ترکیب بهینه و با استفاده از دستگاه اکسترودر صنعتی تولید شد. کیفیت فوم تولیدی از طریق آزمون های کشش، تنش فشاری، Compression Set مطابق استاندارد ASTM D۳۵۷۵ و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ارزیابی و با فوم متداول صنعتی فاقد GMS و نانورس مقایسه شد. نتایج نشان داد که افزودن همزمان نانورس و GMS باعث افزایش دانسیته سلولی به میزان ۷۶ درصد، کاهش اندازه سلول ها از ۱۶۵۶ نانومتر به ۹۱۰ نانومتر، افزایش ازدیاد طول تا نقطه شکستن، بهبود برگشت پذیری، کاهش Compression Set از ۲۹.۶ به ۲۳.۱ درصد و حفظ استحکام مکانیکی مناسب در چگالی ثابت ۱۶ کیلوگرم بر متر مکعب گردید. در مجموع استفاده همزمان از نانورس به عنوان عامل هسته زا و GMS به عنوان نرم کننده راهکاری موثر برای بهبود خواص ارتجاعی و ساختار سلولی فوم پلی اتیلن بدون کاهش استحکام است.

کلیدواژه ها:

فوم پلی اتیلن ، اکستروژن ، نانو رس ، گلیسرید مونو استئارات ، نرم افزار Design-Expert