بخشی از مقاله

خلاصه

در این پروژه آلیاژ اکریلونیتریل بوتادیان استایرن - ABS - و پلیاستال - POM - با روش اختلاط مذاب در اکسترودر دو پیچه در ترکیب درصدهای مختلف، با و بدون حضور ترموپلاستیک پلییورتان - TPU - ، سازگارکنندهی اکریلاتی و نانو خاک رس تهیه شده و رفتار مورفولوژیکی، رئولوژیکی آنها بررسی شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی - SEM - نشان میدهد که افزودن TPU به آلیاژها باعث کاهش اندازهی ذرات فاز پراکنده و بهبود در توزیع آن ها در فاز ماتریس میشود. افزودن مقدار کمی نانو خاک رس و همچنین سازگارکنندهی اکریلاتی نیز باعث بهبود سازگاری و کاهش اندازهی ذرات فاز پراکنده میشود.

رفتار رئولوژیکی آلیاژها نیز با انجام آزمایش رئومتری و ترسیم نمودارهای ویسکوزیته، مدول ذخیره و فاکتور اتلاف - - Tan آلیاژها و مقایسهی آنها با رفتار ABS و POM خالص مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین از مدل امولسیونی پالیئرن برای بررسی استحکام فصل مشترک در آلیاژهای فوق استفاده شده است. رفتار نانو خاک رس در آلیاژ با انجام آزمایش پراش پرتو ایکس - XRD - و میکروسکوپی الکترونی عبوری - TEM - بررسی شده و نتایج حاصل نشاندهندهی افزایش فاصلهی صفحات نانو خاک رس در آلیاژها است که این امر حاکی از شکلگیری ساختار بین لایه ای نانو ذرات خاک رس می باشد.

کلمات کلیدی: آلیاژ پلیمری، اکریلونیتریل بوتادیان استایرن - ABS - ، پلی استال - POM - ، ترموپلاستیک پلی یورتان - TPU - ، مورفولوژی، رئولوژی

.1 مقدمه

آلیاژهای پلیمری یک شاخهی مهم در تکنولوژی پلیمر میباشند که به عنوان بخش مهمی از علم در چند دههی اخیر مورد توجه واقع شده و توسعه پیدا کردهاند. اصلاح مواد پلیمری توسط اضافه کردن یک یا چند پلیمر دیگر به آن، به جای سنتز مواد جدید، به شدت برای بدست آوردن کارایی مطلوب در پلیمرها مقرون به صرفه است.POM یک پلیمر کریستالی و سخت میباشد که به عنوان یک پلاستیک مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد این پلیمر دارای خواص خوب مکانیکی، شیمیایی، حرارتی و الکتریکی است و کاربردهای فراوانی در صنعت دارد، با این وجود ساختار کریستالی POM از آن، یک مادهی حساس به شکاف با استحکام ضربهای ضعیف ساخته است. این پلیمر مقاومت خوبی به ترک اولیه دارد اما مقاومت ضعیفی به انتشار ترک نشان میدهد.

مطالعات نشان داده که استحکام ضربهای POM می تواند توسط گنجاندن یک فاز لاستیک بوسیلهی واکنش آلیاژسازی بهبود یابد. ذرههای لاستیک پراکنده شده در ماتریس سخت، رشد ترک را که میتواند منجر به شکلگیری حفرههای شکست در طی ضربه شود متوقف میکند، در همان زمان ذرهها به عنوان متمرکز کنندهی استرس عمل می کنند و تشکیل یک مانع برای گسترش ترکزایی میدهند. گزارش ها نشان داده اند که TPU یک عامل چقرمگی مناسب برای POM به دلیل واکنشهای فیزیکی متقابل در آلیاژ است.ترموپلاستیک پلییورتان یک مادهی الاستومری همگن است که کشسانی لاستیکها و ویژگیهای ترموپلاستیک ها را با هم داراست.

بخشهای سخت TPU تعیین کنندهی ویژگیهایی از جمله سختی، مدول، استحکام پارگی و استفادههای دمای بالا هستند. بخش های نرم ویژگیهای کشسان و دمای پایین را کنترل میکنند. هم چنین این پلیمر دارای استحکام ضربهای بسیار بالایی میباشد.ABS نیز به دلیل خواص مکانیکی مناسب، فرآیندپذیری خوب، قابل بازیافت بودن و همچنین مسائل اقتصادی کاربردهای وسیعی از جمله ساخت قطعاتی مانند اجزای اتومبیل، لوازم خانگی، لوازم ورزشی، اسباب بازی، لوازم کامپیوتری و اداری و همچنین صنعت ساختمان سازی دارد. اغلب محصولات مهم تجاری ABS شامل یک ترپلیمر شاخهای می باشد که در ماتریسی از کوپلیمر اکریلونیتریل استایرین - SAN - پخش شده است.

در این پژوهش با آلیاژ کردن ABS و POM به عنوان دو پلاستیک مهم مهندسی و TPU به عنوان یک جزء سوم اصلاح کننده، تلاش بر این بوده که به بررسی آلیاژ ABS / POM / TPU بپردازیم. از طرف دیگر همان طور که میدانیم در سال های اخیر برای بهبود ویژگیهای سیستم های پلیمری علاوه بر آلیاژ نمودن پلیمرهای مختلف با یکدیگر، روش دیگری مورد توجه قرار گرفته است و آن افزودن سیلیکاتهای لایهای اصلاح شده با مواد آلی و تشکیل نانوکامپوزیتهای پلیمری میباشد. به این ترتیب که با افزودن مقادیر اندکی از این مواد به ماتریس پلیمری و دستیابی به پخش مناسب، بهبود قابل توجهی در خواص نانوکامپوزیت حاصله در مقایسه با آلیاژ خالص ایجاد می گردد، اخیراً این دو دیدگاه در اصلاح پلیمرها در کنار هم استفاده میشوند تا به سیستم پلیمری رسید که هم از مزیتهای آلیاژها و هم نانوکامپوزیت بهره مند میباشد.

.2 مواد و تجهیزات

.1 .2 مواد

POM استفاده شده در این پروژه کوپلیمر استال تحت نام تجاری KOCETAL K100 محصول کشور کره جنوبی میباشد. ABS مورد استفاده که از مشخصههای با ارزش مقاومت ضربهی بالای آن میباشد تحت عنوان تجاری ABS-40 از شرکت پتروشیمی قائدبصیر تهیه شده است. TPU با نام تجاری TPU Seal grade ساخت شرکتCoim از کشور آمریکا میباشد. از نانو خاک رس اصلاح شده محصول شرکت Southern کشور آمریکا با نام تجاری Cloisite 30B به عنوان نانو پرکننده استفاده شده است. سازگارکننده استفاده شده یک کوپلیمر اکریلاتی با نام تجاریElvaloy HP4051 با چگالی 1 g/cm3 و شاخص جریان مذاب - 2.16 kg, 19 œC - 12 g/10min است که از کمپانی Dupont کشور آمریکا تهیه شده است.

.2 .2 آمادهسازی نمونهها

نمونههای موردنظر براساس ترکیب درصدهای ارائه داده شده در جداول1 توسط یک دستگاه اکسترودر دو مارپیچه DSE 25 Brabender - قطر -20mm نسبت قطر به طول - 40 ساخت آلمان مخلوط میگردند. دمای مارپیچ براساس پروفایل دمایی Cٍَِو 240 و 240و 235 و 235 و 230 از ابتدا تا انتها تنظیم میگردد. سرعت پیچ حدود 140rpm میباشد و پمپ خلاء برای حذف هوای باقیمانده در طی آلیاژسازی در اکسترودر نیز قرار میگیرد. پس از مخلوط کردن، نمونهها به مدت 3 ساعت در دمای 60 C درآون قرار گرفته و سپس توسط دستگاه قالبگیری تزریقی در دمای حدود 190-210 C قالبگیری میشوند و نمونههای دمبل شکل به دست میآیند.

.3 .2 آزمایشها

به منظور مطالعهی مورفولوژیکی نمونهها آزمون میکروسکوپی الکترونی پویشی - SEM - انجام گرفت. در این آزمایش به منظور دستیابی به سطح مورد نظر، ابتدا نمونهها در نیتروژن مایع شکسته میشوند سپس از به منظور جلوگیری از بار الکتریکی القایی سطوح ایجاد شده توسط طلا پوششدهی میگردند و نمونههای پوشش داده شده توسط دستگاه Vega XMU با ولتاژ 20kv ساخت شرکت TESCAN کشور جمهوری چک برای بررسی مورد استفاده قرار گرفتهاند.خواص ریولوژیکی نمونه ها در محدوده گرانرو کشسان خطی انجام شد. در محدوده گرانرو کشسان خطی دامنه نواسانات به قدری است که تغییر ساختار در نمونه ایجاد نمیشود. برای انجام آزمایشات ریولوژیکی نمونهها به صورت قرصهایی با قطر 2/5cm و ضخامت 1mm با قالبگیری تزریقی تهیه شدند. برای تعیین محدوده گرانرو کشسان خطی از آزمایش جاروب دامنه کرنش استفاده میشود که تغییرات مدول پویا با افزایش دامنه کرنش ثبت و کرنشی که در آن مدول پویا شروع به کاهش میکند حد بالای ناحیه گرانرو کشسان خطی در نظر گرفته میشود. آزمایش جاروب دامنه کرنش در

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید