خواص مکانیکی الیاف کامپوزیتی پلی‌پروپیلن و نانولوله کربنی چنددیواره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد

2 عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در این پژوهش، رفتار مکانیکی الیاف کامپوزیتی پلی‌پروپیلن و نانولوله کربنی چند‌دیواره مطالعه شده است. پلی‌پروپیلن و نانولوله‌های کربنی چند‌دیواره به وسیله اکسترودر دوپیچی به حالت مذاب مخلوط شدند، سپس الیاف با دستگاه مذاب‌ریسی تولید شده و با نسبت‌‌های مختلف کشش کشیده شدند. تصاویر میکروسکوپی نوری از سطح مقطع الیاف تجمع نانولوله‌ها را در بخش‌‌های از زمینه نشان داد. نتایج به‌ دست آمده از آزمون‌ های مکانیکی نشان داد، تنش پارگی و مدول الیاف کامپوزیتی کشیده شده با نسبت کشش 4 از الیاف پلی‌پروپیلن خالص تولید شده در شرایط مشابه به ترتیب به مقدار 2 و 3.6 درصد بیشتر است. با افزایش سرعت چرخش پیچ اختلاط، تنش پارگی و مدول و آرایش مولکولی در الیاف کامپوزیتی کشیده شده افزایش یافت. نتایج تجربی به ‌دست آمده برای مدول و تنش تسلیم الیاف کامپوزیتی با مقادیر محاسبه شده از مدل‌های  Halpin Tsai، Kernchel و Pukanszky مقایسه شد. اختلاف بین نتایج تجربی و محاسبه شده به تجمع نانولوله کربنی در بعضی از بخش‌های زمینه یا برهم‌ کنش نانولوله‌های کربنی و زمینه پلیمری نسبت داده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Mechanical Properties of Polypropylene/MWCNT Composite Fibers

نویسندگان [English]

  • B. Safaei 1
  • Mostafa Youssefi 2
1
2 Faculty Member Isfahan University of Technology
چکیده [English]

The mechanical properties of polypropylene/multi-walled carbon nanotube composite fibers were investigated. Polypropylene and multi-walled carbon nanotube were melt blended using a twin screw extruder and fibers were produced by a melt spinning apparatus with different draw ratios. Optical microscopy images from cross-section of the fibers showed agglomeration on carbon nanotubes in some parts of the matrix. The Young’s modulus and breaking stress of the drawn composite fibers with draw ratios of 4 were in the given order 2% and 3.6% higher than that of pure polypropylene fibers which were produced in similar conditions, respectively. With increasing the rotational speed of the screw in melt blending stage, the Young’s modulus and breaking stress and molecular orientation of the drawn composite fibers were increased. The obtained experimental results for Young’s modulus and yield stress of the composite fibers were compared with the amounts calculated from Halphin-Tsai, Krenchel and Pukanszky-Szazdi equations. The differences between the experimental and calculated results were probably due to the agglomeration of carbon nanotubes in the matrix and interaction of the polymer and carbon nanotubes. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • polypropylene
  • Carbon Nanotube
  • Mechanical properties
  • Nanocomposite fibers
  • Prediction models