پژوهشگاه پلیمرو پتروشیمی ایران

پژوهشکده فرآیند

پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی علوم و تکنولوژی پلیمر

 

تهیه نانو کامپوزیت‌های هیبریدی بر پایه رزین یورتان- اکریلات/الیاف طبیعی/نانو رس و بررسی خواص آن‌ها

 

اساتید راهنما:

دکتر مسعود اسفنده

 دکتر سید مجتبی میرعابدینی

استاد مشاور:

مهندس امیرمسعود رضادوست


زمستان 1389

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست

عنوان                                                     صفحه

فصل اول : مقدمه. 1

1-1-کامپوزیت‌ها 1

1-2-نانو فناوری.. 2

1-3-نانو کامپوزیت‌ها 3

1-3-1-تاریخچه تهیه و استفاده از نانو کامپوزیت‌ها 3

1-3-2-معرفی نانو کامپوزیت‌ها 3

1-4-هدف… 4

فصل دوم : مروری بر مطالعات انجام شده. 5

2-1-فاز پیوسته (زمینه/ماتریس). 5

2-1-1-رزین یورتان-اکریلات… 5

2-1-2-رزینهای پلی استر غیر اشباع.. 6

2-1-3-رزینهای وینیل استر. 7

2-2-الیاف… 8

2-2-1-ویژگی‌های الیاف طبیعی.. 9

2-2-2-روش‌های اصلاح الیاف طبیعی.. 10

2-3-نانو ذرات… 15

2-3-1-سیلیکات‌های لایه‌ای.. 15

2-3-2-ساختمان و خواص سیلیکات‌‌های لایه‌ای آلی دوست… 17

2-4-انواع نانو کامپوزیت‌‌های خاک رس… 18

2-4-1-میکرو کامپوزیت… 18

2-4-2-نانو کامپوزیت در هم رفته. 18

2-4-3-نانو کامپوزیت ورقه شده. 18

2-5-روش‏‌های تهیه نانوکامپوزیت‌‌های پلیمری.. 19

2-5-1-پلیمریزاسیون نفوذی درجا 19

2-5-2-درهم گرفتگی پلیمر یا پیش پلیمر از محلول ( محلولی). 20

2-5-3-اختلاط مذاب… 20

2-6-روش‏‌های شناسایی نانوکامپوزیت‌‌های لایه‌ای.. 20

2-6-1-پراش اشعه ایکس…. 20

2-6-2-میکروسکوپی الکترونی عبوری.. 21

2-6-3-سایر تکنیک‌های شناسایی.. 22

2-7-روش‌های شکل دهی کامپوزیت‌ها 22

2-7-1-قالب‌گیری رزین تحت خلاً.. 23

2-7-2-تجهیزات فرآیند قالب‌گیری رزین تحت خلاً  و راه اندازی.. 24

2-8-تحقیقات گزارش شده. 27

2-8-1-نانو کامپوزیت‌های حاوی نانو ذرات رس… 27

2-8-2-کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف طبیعی.. 30

2-8-3-نوآوری در پژوهش…. 35

فصل سوم : بخش تجربی.. 36

3-1-مواد و تجهیزات… 36

3-1-1-مواد. 36

3-1-2-تجهیزات… 41

3-2-روش آزمون.. 42

3-2-1-پخش و باز نمودن  نانو ذرات در ماتریس رزینی.. 43

3-2-2-اصلاح سطح الیاف… 44

3-3-مشخصه یابی پخش نانو‌ذرات و آماده‌سازی سطح الیاف… 45

3-3-1-ویسکوزیته. 45

3-3-2-آزمون پراش اشعه ایکس…. 45

3-3-3-میکروسکوپ الکترونی روبشی / تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده. 45

3-3-4-میکروسکوپ الکترونی عبوری.. 45

3-3-5-آزمون‌های مشخصه یابی آماده سازی سطح الیاف… 45

3-4-تهیه و تولید کامپوزیت و نانو کامپوزیت‌ها 46

3-4-1-تهیه قالب چوبی.. 46

3-4-2-تهیه قالب سیلیکونی.. 46

3-4-3-سیستم پخت رزین یورتان-اکریلات… 48

3-4-4-تهیه کامپوزیت‌های پر شده با نانو ذرات با استفاده از فرآیند ریخته‌گری.. 48

3-4-5-تولید کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف طبیعی توسط فرآیند قالب‌گیری رزین تحت خلاً.. 49

3-5-آزمون‌های تعیین خواص نمونه‌‌های کامپوزیتی.. 51

3-5-1-آزمون کشش…. 51

3-5-2-آزمون خمش…. 52

3-5-3-آزمون ضربه. 52

3-5-4-شکاف زن.. 52

3-5-5-سختی سنجی بارکول.. 52

3-5-6-سرعت سوختن.. 52

3-5-7-جذب آب… 52

فصل چهارم : نتایج و بحث… 54

4-1-نانوکامپوزیت‌‌های بر پایه رزین یورتان-اکریلات و نانو ذرات خاک رس… 54

4-1-1-مشخصه یابی نانو کامپوزیت… 54

4-1-2-خواص مکانیکی و فیزیکی.. 60

4-2-کامپوزیت‌ها و نانوکامپوزیت‌‌های یورتان‌اکریلات تقویت شده با الیاف فلاکس قبل و بعد از اصلاح سیلانی الیاف… 74

4-2-1-مشخصه یابی کامپوزیت‌ها و نانو کامپوزیت‌ها 74

4-2-2-خواص فیزیکی و مکانیکی.. 78

فصل پنجم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات… 88

5-1-نتیجه‌گیری.. 88

5-2-پیشنهادات جهت ادامه تحقیق.. 90

فصل ششم : مراجع و منابع.. 92

6-1-منابع و مراجع. 92

 

فهرست شکل‌ها

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

به سایت مرجع

www.homatez.com

مراجعه نمایید

 

ثقل

شکل                                                                                                                                                                                                                 صفحه
شکل 1-1 : رابطه تقریبی شعاع ذره با سطح آن 3
شکل 2-1 : شمایی از نحوه‌ی تهیه رزین یورتان-اکریلات 6
شکل 2-2 : شمایی از نحوه‌ی تهیه رزین پلی استر 7
شکل 2-3 : شمایی از نحوه‌ی تهیه رزین وینیل استر 8
شکل 2-4 : شماتیک الیاف طبیعی 8
شکل ‏12-5 : ساختار کریستالی سیلیکات‏‌های لایه‌ای 16
شکل ‏12‑6 : شماتیک اصلاح خاک رس 18
شکل2‑7 : ساختار نمادین سه نوع نانو کامپوزیت حاصل از اختلاط رس 19
شکل 2-8 : نمودار‌های XRD یک نمونه فلوئوروهکتوریت در ماتریس HDPE 21
شکل 2-9 : نحوه قرار گیری و ترتیب تجهیزات فرآیند قالب‌گیری رزین تحت خلاً 24
شکل 2-10 : نحوه‌ی چیدمان اجزای فرآیند جهت پرهیز از ورود رزین به خلأ 26
شکل 3-1: نحوه تهیه و ساختار شیمیایی رزین یورتان-آکریلات 37
شکل 3-2: تصویر پراش اشعه ایکس نانو ذرات خاک رس 39
شکل 3-3: الیاف کتان (فلاکس) با آرایش تک جهته 39
شکل 3-4: ساختار شیمیایی تری اتو کسی وینیل سیلان 40
شکل 3-5: شماتیک کلی کار انجام شده در پروژه 42
شکل 3-6: شماتیک روند تهیه رزین حاوی نانو ذرات 44
شکل 3-7: شماتیک اصلاح الیاف 44
شکل 3-8: تصویر نهایی قالب سیلیکونی ساخته شده جهت تهیه نمونه‌های آزمون به روش ریخته‌گری 47
شکل 3-9: تعدادی از نمونه‌های آزمون تهیه شده توسط فرآیند ریخته گری 47
شکل3-10: نمودار دما-زمان مدت زمان ژل برای رزین یورتان-اکریلات 48
شکل 3-11: شماتیک تهیه صفحات کامپوزیتی تقویت شده با الیاف توسط فرآیند قالب گیری رزین تحت خلاً 49
شکل 3-12: صفحه‌ی تولید شده توسط فرآیند قالب‌گیری رزین تحت خلاً، قبل از برش 51
شکل 3-13: قطعه برش خورده از صفحه تولید شده توسط فرآیند قالب‌گیری رزین تحت خلاً 51
شکل 4-1 : منحنی تغییرات ویسکوزیته رزین با افزایش میزان نانو ذرات خاک رس 55
شکل 4-2 : تصاویر پراش اشعه ایکس نانو کامپوزیت‌های حاوی 0، 5/0، 5/1، 3، 5، 7 و 10 درصد وزنی نانو ذرات خاک رس 56
شکل 4-3 : ریز نگار میکروسکوپ الکترونی عبوری نمونه حاوی 3 درصد نانو خاک رس 58
شکل4-4: ریز نگار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش آلومینیوم) نمونه RP+3N 59
شکل 4-5: نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (مبنی بر وجود نانو ذرات) نمونه RP+3N 59
شکل 4-6: ریز نگار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش آلومینیوم) نمونه RP+7N 60
شکل 4-7: نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (مبنی بر وجود نانو ذرات) نمونه RP+7N 60
شکل 4-8 : تغییرات استحکام و مدول کششی نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات از 0 تا 10 درصد وزنی 61
شکل 4-9: دو نمونه با مدولی یکسان (الف) استحکام بیشتر (ب) استحکام کمتر 63
شکل 4-10 : تغییرات ازدیاد طول رزین عاری از نانو ذرات قبل (الف) و بعد (ب)  از آزمون کشش. تغییرات ازدیاد طول ماتریس حاوی نانو ذرات قبل (ج) و بعد (د) از آزمون کشش 64
شکل 4-11 : تغییرات ازدیاد طول نانو کامپوزیت‌های با درصد وزنی بالای نانو ذره و حاوی حباب‌های هوا  قبل (الف) و بعد (ب)  از آزمون کشش 65
شکل 4-12 : تغییرات استحکام و مدول خمشی نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات از 0 تا 10درصد وزنی 66
شکل 4-13 : تغییرات مقاومت در برابر ضربه نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات خاک رس از 0 تا 10 درصد وزنی 68
شکل 4-14: تصویر شماتیک مکانیزم افزایش استحکام ضربه در نانو کامپوزیت‌های حاوی نانو ذرات 68
شکل 4-15: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه RP 69
شکل 4-16: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه RP+3N 70
شکل 4-17: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه RP+7N 70
نمودار 4-18 : تغییرات جذب آب نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات خاک رس از 0 تا 10 درصد وزنی 71
نمودار 4-19 : تغییرات سختی بارکول نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات خاک رس از 0 تا 10 درصد وزنی 72
شکل 4-20: شماتیک طول پیموده شده جهت سوختن نمونه‌‌های حاوی 0 تا 10 درصد وزنی نانو ذرات خاک رس 73
شکل 4-21: (الف) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه FRP (ب) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش کربن) نمونه FRP (با بزرگنمایی 20 میکرومتر) 75
شکل 4-22: نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده نمونه FRP مبنی بر عدم وجود عوامل سیلانی و نانو ذرات 75
شکل 4-23 : (الف) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه FRST (ب) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش سیلان) نمونه FRST)(با بزرگنمایی 20 میکرومتر) 76
شکل 4-24 : نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده نمونه FRST مبنی بر وجود عامل سیلان در الیاف 76
شکل 4-25 : (الف) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه FRSTN (ب) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش سیلان) نمونه FRSTN (پ) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش آلومینیوم) نمونه FRSTN (با بزرگنمایی 20‌میکرومتر) 77
شکل 4-26 : نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده نمونه FRSTN مبنی بر وجود عامل سیلانی در الیاف و نانو ذرات در ماتریس رزینی 77
شکل 4-27 : تغییرات استحکام و مدول کششی نانو کامپوزیت‌های هیبریدی تقویت شده با الیاف فلاکس 78
شکل 4-28 : شماتیک فصل مشترک به وجود آمده پس از اعمال عامل اصلاح کننده سیلانی بین اجزاء کامپوزیت 79
شکل 4-29 : تغییرات مقاومت در برابر ضربه کامپوزیت و نانوکامپوزیت‌‌های هیبریدی 82
شکل 4-30: ریز نگار میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه FRP در ابعاد 50 میکرومتر (الف) و 20 میکرومتر (ب) 83
شکل 4-31: ریز نگار میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه FRST در ابعاد 50 میکرومتر (الف) و 20 میکرومتر (ب) 83
شکل 4-32: ریز نگار میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه FRSTN در ابعاد 50 میکرومتر (الف) و 20 میکرومتر (ب) 84
شکل 4-33  : تغییرات استحکام و مدول خمشی نانو کامپوزیت‌های هیبریدی تقویت شده با الیاف فلاکس 85
شکل 4-34 : تغییرات جذب آب کامپوزیت و نانو کامپوزیت‌های هیبریدی تقویت شده با الیاف فلاکس 86

فهرست جداول


پاسخ دهید

جدول                                                                                                                                                                                                                 صفحه
جدول 2-1 : خواص الیاف فلاکس در مقایسه با الیاف شیشه 9
جدول 2-2 : تعدادی از سیلان‌ها و محدوده کاربرد آن‌ها 13
جدول 2-3 : چند نمونه از ترکیبات سیلانی با گروه آلی متفاوت 13
جدول 3-1 : خواص رزین مایع در دمای°C 25 37
جدول 3-2 : ترکیب درصد سیستم پخت نسبت به ماتریس پلیمری 38
جدول 3-3 : خواص نانو ذره مورد استفاده 38
جدول 3-4: ترکیب درصد اجزای شیمیایی و خواص مشخصه الیاف کتان مصرفی 39
جدول 3-5: مقایسه خواص الیاف فلاکس و الیاف شیشه 40
جدول 3-6 : نام اختصاری فرمولاسیون‌های تهیه شده از مخلوط رزین و نانو ذرات خاک رس