افزایش مقاومت به ضربه کامپوزیت های پلی‌پروپیلن-باگاس با استفاده از نانوکربن کروی (GNPR) برای کاربرد در صنعت خودرو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فراورده‌های چندسازۀ چوبی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استاد گروه صنایع چوب، دانشکدۀ منابع طبیعی دانشگاه تهران

4 استاد مرکز تحقیقات نانوتکنولوژی، پژوهشگاه صنعت نفت ایران

چکیده

مطالعه حاضر با هدف بهبود خواص مقاومتی به خصوص مقاومت به ضربه کامپوزیت‌های چوب-پلاستیک پلی‌پروپیلن-باگاس با افزودن نانو‌ذرات کربن کروی‌شکل جهت استفاده در صنعت خودرو‌سازی انجام شد. برای این منظور نانوکامپوزیت ساخته‌شده می‌بایست دانسیته کم و مقاومت به ضربه بالا داشته باشد. در این تحقیق از دو سطح 40 و 55 درصد آردباگاس با مش 40، چهار سطح نانوذره کربن کروی شکل در مقادیر صفر، 25/0، 5/0 و 1 درصد، پلیمر پلی‌پروپیلن و 2 % مالئیک انیدرید پلی‌پروپیلن شده به عنوان جفت‌کننده استفاده شد. نانوکامپوزیت‌‌ها با استفاده از دستگاه مخلوط‌کن داخلی تولید‌شده و سپس با استفاده از پرس دو مرحله‌ای گرم و سرد نمونه‌های دانسیته، مقاومت به ضربه فاق‌دار و مقاومت خمشی ساخته شدند. بعد از بررسی نتایج آزمون‌های فیزیکی و مکانیکی مشخص شد که افزایش مقدار آرد باگاس دانسیته، مدول الاستیسیته خمشی و جذب آب محصول را افزایش، ولی مقاومت به ضربه فاق‌دار و مقاومت خمشی را کاهش می‌دهد. در مقابل، افزایش مقدار نانوذره کربن سبب افزایش مقاومت به ضربه و مقاومت خمشی نانوکامپوزیت می‌گردد. بررسی تصاویر میکروسکوپی SEM نیز توزیع یکنواخت نانو‌ذره کربن کروی شکل را در سطح شکست نمونه‌های ضربه نشان داد و بهبود اتصال بین آرد باگاس و پلیمر پلی‌پروپیلن را با افزایش مصرف نانو‌ذره تایید کرد. همچنین، افزایش مقدار مصرف نانوذره کربن دمای انتقال شیشه نانوکامپوزیت‌ها را افزایش داد. بررسی مدول ماده در آزمون DMTA مشخص کرد که با افزایش مقدار باگاس مقدار مدول افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Improving of impact strength of composite pp/bagasse with using of nano carbon (GNPR) for Automobile industry

نویسندگان [English]

  • A. Malakani 1
  • M. Madhoushi 2
  • G. Ebrahimi 3
  • A. Rshidi 4
1 Ph.D. Student of Wood Composites, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, I.R. Iran
2 Assoc. Prof., Department of Wood Engineering and Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, I.R. Iran
3 Prof., Department of Wood Industries, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, I.R. Iran
4 Prof., Nanotechnology Research Center, Research Institute of Petroleum Industry, I.R. Iran
چکیده [English]

This research was carried out to investigate the possibility of improving the strength properties, especially the impact resistance of plastic wood composites by adding carbon nanoparticles GNPR to using the automotive industry. For this purpose, the nanocomposite must have a low density and high impact resistance. In this research used 40% and 55% of bagasse particles with 40 meshes, four GNPR 0, 0.25, 0.5 and 1%, polypropylene polymer and 2% maleic anhydride polypropylene. in this study Nanocomposites were produced by using an internal mixer and then samples of density test, impact and flexural strength were produced by two-stage hot and cold press. After reviewing the results of physical and mechanical tests, it was found that increasing the consumption of bagasse particles in the composition of nanocomposite increases the density, flexural modulus and water absorption of the product, but decreases the impact resistance and bending strength. Also, Increasing carbon nanoparticles GNPR also increases the impact strength and flexural strength of the nanocomposite. SEM microscopic examination revealed the uniform distribution of carbon nanoparticles GNPR at the fracture surface of the impact specimens and improved bonding between bagasse and PP particles, Also, by increasing the use of carbon nanoparticles GNPR.with increasing carbon nanoparticle consumption, the glass transition temperature of nanocomposites increased. The study of the material modulus in the DMTA test indicated that the value of the modulus increases with increasing bagasse quantity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano-composite
  • (GNPR)
  • Impact strength
  • Physical and mechanical Properties