بررسي تاثير غلظت فاز پراكنده، رئولوژي فازها و سرعت خنك¬سازي فرآيند كشش گرم بر مورفولوژي كامپوزيت ميكروليفي بر پايه¬يِ پلي پروپيلن/پلي (اتيلن ترفتالات)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پليمر

دكتري

در دهه گذشته، روش فرآينددهي نويني براي تشكيل مورفولوژي ليفي درجا از دو پليمر امتزاج ناپذير ارائه شده است كه بواسطه آن، مسئله¬يِ تجمع و كلوخه شدن ميكروالياف برطرف شده و با شكل¬گيري ماتريس و ميكروالياف بصورت درجا، به پخش مناسبي از المان¬هاي تقويت¬كننده مي¬توان دست يافت. تركيب داراي ساختار ميكرومقياس حاصل از اين روش را كامپوزيت ميكروليفي درجا مي¬نامند. يكي از زوج پليمرهايي كه پتانسيل تبديل به اين كامپوزيت¬ها را دارند، پلي پروپيلن و پلي (اتيلن ترفتالات) هستند. مطالعه بنيادين و بررسي دقيق شكل¬گيري ميكروالياف پلي (اتيلن ترفتالات) درون ماتريس پلي پروپيلن هدف اصلي اين پژوهش است. مورفولوژي ليفيِ شكل گرفته طي فرآيند كشش گرم، محصول تغييرفرم، بهم¬پيوستگي و شكست قطرات پلي (اتيلن ترفتالات) در ماتريس پلي پروپيلن است. از طريق آزمون¬هاي رئولوژيكي مي¬توان با برقراري ارتباط ميان خواص رئولوژيكي و تغييرات مورفولوژيكي اطلاعات قابل توجهي درباره ساختار كامپوزيت¬هاي ميكروليفي بدست آورد. در صورتي¬كه آزمون¬هاي رئولوژيكي در محدوده ويسكوالاستيك خطي انجام شوند، خواص اندازه¬گيري شده را مي‌توان با ريزساختار كامپوزيت مرتبط دانست و اگر اين آزمون‌ها در محدوده ويسكوالاستيك غيرخطي انجام گيرند، مي‌توانند ابزار خوبي براي درك رفتار قطرات تغييرفرم يافته و همچنين نشان دهنده قدرت و سهم اجزاي ليفي در الاستيسيته كامپوزيت¬هاي ميكروليفي باشند. در اين پژوهش، از طريق اندازه¬گيري خواص ويسكوالاستيك خطي و غيرخطي تركيب¬هاي اكسترود شده و كامپوزيت¬هاي ميكروليفي، دو پارامتر اصليِ احتمال و سرعت بهم¬پيوستگي قطرات فاز پراكنده تحت ميدان تنش كششي اعمال شده حين فرآيند كشش گرم مورد بررسي قرار گرفت. احتمال بهم پيوستگي قطرات، تحت تاثير غلظت فاز پراكنده است. حداقل غلظت موردنياز براي تشكيل ميكروالياف پلي (اتيلن ترفتالات) در محدوده 5/1 تا 4 درصد وزني و غلظت بهينه براي حصول كسر حجمي بيشينه از اين الياف، 10 درصد وزني تخمين زده شد. سرعت بهم¬پيوستگي قطرات و تشكيل ميكروليف¬ها مستقيماً توسط سرعت خنك¬سازي در فرآيند كشش گرم كنترل مي¬شود؛ پارامترهاي فرآيندي كه در اين پژوهش براي كنترل سرعت خنك¬سازي به عنوان متغير در نظرگرفته شده¬اند عبارتند از: طولِ مسير كشش گرم، دماي حمام آب و دماي مذاب خروجي از داي اكسترودر. از ميان پارامترهاي فرآيندي مورد مطالعه، دماي مذاب داي اكسترودر و طول مسير كشش به ترتيب كمترين و بيشترين تأثير را بر مورفولوژي ميكروليفي داشتند. افزايش دماي مذاب خروجي از داي اكسترودر، موجب افزايش سرعت فرآيند آسودگي از تنش پس از حذف ميدان جريان شد و كاهش كرنش بازيابي شده پس از قطع تنش را نيز نتيجه داد. در ابتدا افزايش دماي حمام آب از 15 درجه سانتي¬گراد به 25 درجه سانتي¬گراد، كاهش پراكندگي قطر ميكروالياف شكل¬گرفته و ايجاد يكنواختي در ميكروساختار را بدنبال داشت، در حالي كه با افزايش بيشتر دماي حمام آب به 65 درجه سانتي¬گراد، پهن¬شدگي توزيع قطر نواحي فاز پراكنده و ناهمگوني شديدي در مورفولوژي مشاهده شد. افزايش طول مسير كشش، شكست ميكروالياف و غير يكنواخت شدن سطح مقطع ميكروليف¬ها را بدنبال داشت كه در نتيجه¬يِ آن بازيابي كرنش پس از حذف تنش كاهش يافت.

218728

مهندسي پليمر

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان