شماره ركورد
24159
شماره راهنما
CHE.ENG2 334
عنوان
مطالعه بر روي عوامل موثر بر تشكيل و كنترل ريزساختار و ارتباط آن با خواص مكانيـكي آلياژهاي سه تايي بر پايه PP/PC/TPE
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پليمر- فراورش
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1401/10/28
صفحه شمار
114 ص.
استاد راهنما
اميد معيني جزني
كليدواژه فارسي
پلي پروپيلن , پلي كربنات , ترموپلاستيك الاستومر , خواص مكانيكي , آلياژ , ريزساختار , سازگاري
چكيده فارسي
بالا بردن چقرمگي پلي¬پروپيلن از طريق اختلاط با يك نوع لاستيك بعنوان يك نظر نزد محققين اين علم مطرح بوده است. حال با توجه به افت خواص مكانيكي با اضافه كردن لاستيك، افزودن يك جزء سوم سخت به جهت عدم افت خواص مكانيكي ضروري به نظر مي¬رسد. لذا با توجه به موارد مطرح شده در اين پروژه عوامل موثر بر ريزساختار سامانه سه¬تايي پلي¬پروپيلن، پلي كربنات و سه نوع ترموپلاستيك الاستومر و ارتباط آن با خواص مكانيكي مي¬باشد. در اين تحقيق اثر تركيب درصد اجزاي آلياژ بر روي خواص كششي، استحكام ضربه و ريز ساختار و همچنين اثر نوع و تركيب درصد اجزاء بر ريز ساختار و خواص مكانيكي سامانه سه تايي بر پايه PP/PC/TPE بررسي شده است. در اين راستا 2 عامل اثر تركيب درصد پلي كربنات و تركيب درصد انواع TPEهاي مختلفي چون POE، APAO و EVA بعنوان عوامل موثر بر تشكيل و كنترل ريزساختار مورد بررسي قرار گرفت. با تغيير تركيب درصد پلي پروپيلن و پلي كربنات به ترتيب 100 به صفر، 90 به 10، 80 به 20 و 70 به 30 خواص كششي و ضربه نمونه هاي توليدي مورد ارزيابي قرار گرفتند. استحكام ضربه ناچ دار پلي پروپيلن خالص مورد استفاده در اين تحقيق 9/4 كيلو ژول بر متر مربع بود كه با اضافه كردن پلي كربنات با استحكام ضربه ناچ دار پايه 9/81 كيلوژول بر متر مربع سعي در تقويت استحكام ضربه آن با نسبت هاي ذكر شده برآمديم. مشخص شد كه با اضافه كردن پلي كربنات هرگز استحكام ضربه روند صعودي به خود نگرفت و در تركيب درصد بالاتر از 10 درصد پلي كربنات، استحكام ضربه تركيب حاصل شده حتي به كمتر از استحكام پلي پروپيلن خالص رسيد.
در ادامه به بررسي تاثير افزودن جزء چقرمه كننده به پلي پروپيلن پرداخته ايم كه در تركيب درصد هاي 5، 10 و 15 درصد نتايج بدست آمده از آزمون هاي خواص مكانيكي و ضربه با تصاوير بدست آمده از آزمون ميكروسكوپ الكتروني تحليل شده است. مشخص شد كه POE (پلي اولفين الاستومر) به دليل سازگاري بالاتر با زمينه توانسته است به بهترين ميزان پخش و كمترين ميزان انعقاد ذرات برسد به گونه اي كه اندازه ذرات فاز پراكنده حاوي POE به طور ميانگين 20/1 ميكرومتر است كه اين از اصلي ترين دلايل بهبود جميع خواص اين تركيب در مقايسه با تركيبات حاوي APAO (آمورفوس پلي آلفا اولفين) و EVA (اتيلن وينيل استات) است. از نتايج بدست آمده در موارد فوق مشخص گرديد كه بهترين ميزان پلي كربنات در محلي بين 10 و 20 درصد است و با كنار هم قرار دادن نتايج تركيبات دو جزئي حاوي چقرمه كننده نيز بهترين خواص بدست آمده در تركيب درصد حاوي 15 درصد جزء چقرمه كننده حاصل شد. سپس با جايگزني 15 درصد از انواع چقرمه كننده هاي مورد نظر و استفاده از 15 درصد پلي كربنات به تركيب اجزاي آلياژ 70-15-15 رسيده ايم كه تركيب درصد بهينه از آلياژ سه تايي آن مي باشد. اصل سازگاري و ايجاد فصل مشترك قوي در آزمون DSC نيز مورد بررسي قرار گرفته است و مشخص شد در نمونه حاوي POE كه بهترين نتايج در آزمون فيزيكي مكانيكي را دارد كمترين دماي ذوب، كمترين آنتالپي و كمترين درصد بلورينگي را در ميان دو جزء چقرمه كننده ديگر به خود اختصاص داده است.
در ادامه و انتهاي اين تحقيق به بررسي اثر ترتيب اختلاط و در تركيب درصد بهينه 70/15/15، نتايج حاصله نشان داد كه هنگامي كه تركيب مورد نظر حاصل از چند جزء قطبي و غير قطبي باشد، بهتر است ابتدا آلياژي از تركيب دو جزء نزديك به هم (از نظر ساختار و شاخص ها حلاليت، قطبيت و ...) تهيه شود و جزء غير سازگارتر در مرحله بعد به تركيب فوق اضافه گردد. نتايج نشان داد كه در اين روش (ترتيب اختلاط) خواصي چون ازدياد طول در نقطه شكست، استحكام شكست و مقاومت ضربه محصول حاصله از 15 درصد پلي كربنات و 15 درصد ترموپلاستيك الاستومر در مقايسه با اختلاط و توليد درجاي سه جزء متفاوت با هم بهتر مي باشد و برآيند خواص مكانيكي و ضربه، نتايجي تا 10 درصد بالاتري حاصل شده است. ريزساختار اين نمونه ها حاوي قطرات مستقل پلي كربنات و فاز لاستيكي هسته-پوسته و همچنين ميله هاي مستقل پلي كربنات و هسته-پوسته ميله اي شكل بوده است. بررسي ريزساختار اين نمونه ها و ارتباط آن ها با خواص مكانيكي نشان از اهميت و نقش قابل توجه اين عامل در روند تغييرات خواص مكانيكي اين دسته از آلياژها دارد.
در نهايت نمونه بهينه با توجه به كمترين افت خواص نسبت به پلي پروپيلن خالص گزارش گرديد كه تركيب 70 درصد پلي پروپيلن، 15 درصد پلي كربنات و 15 درصد ترموپلاستيك الاستومر POE است و خواص مكانيكي آلياژ حاصله از نظر چقرمگي اصلاح شده است و تمامي ريزساختارهايي كه عامل بهبود خواص مكانيكي مي باشند در آن مشاهده شد و با كمك آزمون گرماسنجي روبشي تفاضلي، ارتباط ريزساختار و خواص مكانيكي تبيين شده است.
كليدواژه لاتين
Polypropylene , Polycarbonate , Thermoplastic elastomer , Mechanical properties , Alloy , Morphology , Compatibility
عنوان لاتين
A study on the factors affecting the formation and control of morphology and its relationship with the mechanical properties of ternary alloys based on PP/PC/TPE.
گروه آموزشي
مهندسي شيمي
چكيده لاتين
Increasing the toughness of polypropylene by mixing it with a type of rubber has been considered as an idea by the researchers of this science. Now, due to the loss of mechanical properties by adding rubber, adding a hard third component seems necessary in order not to lose mechanical properties. Therefore, according to the issues raised in this project, the factors affecting the microstructure of the ternary system of polypropylene, polycarbonate and three types of thermoplastic rubber and its relationship with mechanical properties. In this research, the effect of composition percentage of alloy components on mechanical properties, fracture strength and microstructure, as well as the effect of type and percentage composition of components on microstructure and mechanical properties of ternary system based on PP/PC/TPE has been investigated. In this regard, two factors, the effect of polycarbonate percentage composition and the percentage composition of different types of TPEs such as POE, APAO and EVA were investigated as effective factors on the formation and control of microstructure. By changing the percentage of polypropylene and polycarbonate from 100 to zero, 90 to 10, 80 to 20, and 70 to 30 respectively, the mechanical and impact properties of the production samples were evaluated. The notched impact strength of pure polypropylene used in this research was 4.9 kJ/m2, and by adding polycarbonate with the base notched impact strength of 81.9 kJ/m2, we tried to strengthen its impact strength with the mentioned ratios. we left It was found that the impact strength never increased with the addition of polycarbonate, and in the composition with a percentage higher than 10% of polycarbonate, the impact strength of the resulting composition reached even lower than the strength of pure polypropylene.
In the following, we have investigated the effect of adding a rubber component to polypropylene, which is a combination of 5, 10 and 15% of TPE, the results obtained from the mechanical properties and impact tests have been analyzed with the images obtained from the electron microscope test. Due to its higher compatibility with the field, POE has been able to achieve the best spreading rate and the lowest particle coagulation rate, so that the size of the particles of the dispersed phase containing POE is on average 1.20 micrometers, which is one of the main reasons for improving the properties of this compound compared to Compounds contain APAO and EVA. From the results obtained in the above cases, it was determined that the best amount of polycarbonate is somewhere between 10 and 20%, and by putting together the results of the two-component compounds containing TPE, the best properties obtained in the compounds containing 15% of the curing component were obtained.
Then, by substituting 15% of the desired TPEs and using 15% of polycarbonate, we have reached the composition of 70-15-15 alloy components, which is the optimal percentage composition of its triple alloy. The principle of compatibility and creating a strong interface in the DSC test was also investigated and it was found that the sample containing POE, which has the best results in the physical and mechanical test, has the lowest melting temperature, the lowest enthalpy, and the lowest percentage of crystallinity among the other two rubber components has dedicated itself.
In the continuation and end of this research, to investigate the effect of the mixing order and in the optimum percentage composition of 70-15-15, the results showed that when the desired composition is the result of several polar and non-polar components, it is better to first make an alloy of the combination of two components. Should be prepared close to each other (in terms of structure and indices of solubility, polarity, etc.) and the more incompatible component should be added to the above composition in the next step.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
117703
نويسنده