چکیده

در این تحقیق ساخت و بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی نانو کامپوزیت پلیمر  -نانو کلی _CLOISITE15A مورد ارزیابی قرار گرفت . برای ساخت نانو کامپوزیت از پلی وینیل کلراید ( خالص ، بازیافتی و مخلوط) به عنوان پلیمر زمینه واز کلوزئینت 15Aبه عنوان نانو ذرات استفاده گردید.سپس آمیز های نانو کامپوزیتی در شرایط بهینه با درصد های مختلف نانو کلی (CLOISITE15A) ساخته شدند و به منظور تعیین نوع و خواص مورفولوژیکی از تصاویر میکروسکوپ الکترونیکی روبشی (SEM) استفاده گردید.درنهایت به منظور بررسی تاثیر نانو کلی و مقدار آن بر خواص فیزیکی و مکانیکی نانو کامپوزیت ها از آزمون های کششی ، ضربه ،خمشی ، ازدیاد طول،جذب آب و آنالیز حرارتی مکانیکی و دینامیکی (DMTA) نشان داد که نانو کومپوزیت های ساخته شده دارای ساختار لایه ای ورقه ورقه شده هستند و با افزایش درصد نانو نسبت ساختار بین لایه ای به ساختار ورقه ورقه شده افزایش یافته است و سطح شکست داری ساختار ورقی است.نتایج آزمونهای مکانیکی نیز نشان داده که باافزودن نانو کلی به پلی .ینیل کلراید مقاومت به ضربه ،مدول الاستیک ،مقاومت به خمش و مقاومت به کشش افزایش یافته و این ویژگی ها با افزایش کمتر از 6 درصد نانو کلی حاصل شده است.

واژه های کلیدی :

کامپوزیت،نانو کلی،کلوزئیت،پلی ونیل کلراید،دینامیک

 

فهرست مطالب

  • مقدمه     2
    • بیان مسئله تحقیق 4

2-1- ضرورت و اهمیت تحقیق  5

3-1- اهداف تحقیق      5

4-1- سوالات با فرضیه های تخصصی  6

1-5- کلیات            7

1-6-پلی وینیل کلراید      7

1-7-تاریخچه پلی وینیل کلراید   8

1-8-خواص پلی وینیل کلراید 9

1-9- مزایای پلی ونیل کلراید    9

1-10- مشکلات پلی وینیل کلراید       9

1-11-کاربردها     10

1-12- پایدار کننده های گرمایی      10

1-12-1 پایدار کننده بر پایه سرب         10

1-13 بررسی ساختار مواد تشکیل دهنده چوب      11

1-13-1 کامپوزیت های پلی ونیل کلراید با پودر پودر چوب     11

1-14 بازیافت ضایعات پلاستیکی        12

1-15 فناوری نانو              13

فصل دوم: سابقه تحقیق

2-1- سابقه تحقیق          15

فصل سوم : روش تحقیق

  • روش تحقیق 23

3-1-ماده خام       23

3-2-فاکتورهای مورد بررسی    23

3-3- عوامل متغیر        24

3-3-1 نوعPVC       24

3-3-2 مقدار نانو کلی    24

3-4 عوامل ثابت     24

3-4-1 پودر چوب     24

3-4-2 وزن مخصوص پودر چوب        24

3-4-3 نوع اتصال دهنده       24

3-4-4 پایدار کننده های حرارتی   24

3-4-5 شرایط فرایندی دستگاه اکسترو در 24

3-4-6 شرایط فرایندی دستگاه تزریق     24

3-5 طرح آماری      24

3-6 مراحل ساخت نمونه های آزمونی      25

3-6-1 مرحله اول ساخت کامپوزیت چوب پلاستیک     25

3-7 بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه ها     29

3-7-1 تست خمشی     29

3-7-2 تست کششی     30

3-7-3 تست ضربه     30

3-7-4 تست میزان واکشیدگی ضخامت و جذب آب      30

3-7-5 بررسی رفتار حرارتی        31

3-7-6 مشاهدات مورفولوژی SEM      31

3-7-7 تعین جرم مخصوص و درصد رطوبت نمونه ها            32

فصل چهارم نتایج و بحث

4 – نتایج و بحث    34

4-1 برسی میزان مناسب آرد چوب در ساخت کامپوزیت چوب پلاستیک    34

4-1-1 مقومت خمشی        34

4-1-2 تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر مقومت خمشی  34

4-1-2-1 اثر مستقل نوعpvc بر مقاومت خمشی       34

4-1-2-2 اثر مستقل مقدار چوب بر مقاومت خمشی        35

4-1-2-3 اثر متقابل نوهpvc و مقدار پودر چوب بر مقومت به خمشی   37

4-1-3 مدول الستیسیته        37

4-1-3-1 تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر مدول الاستیسیته   38

4-1-3-2 اثر مستقل نوع pvc بر مدول الاستیسیته       38

4-1-3-3 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر مدول الاستیسیته         39

4-1-3-4  اثر متقابل نوع pvc  و پودر چوب بر مدول الاستیسیته     40

4-1-4 جذب آب بهد از 24 ساعت غوطه وری     41

4-1-4-1 تاثر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر جذب آب بعد از 24 ساعت وطه وری   41

4-1-4-2 اثرمستقل نوع pvc  بر جذب آب بعد از 24 ساعت غوطه وری   41

4-1-4-3 اثر مستقل مقدار چوب بر جذب آب بعد از 24 ساعت غوطه وری  42

4-1-4-4 اثرمتقابل نوع pvc  ئ مقدار چوب  بر جذب آب بعد از 24 ساعت غوطه وری  44

4-1-5 مقاومت کششی       45

4-1-5-1 تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر مقاومت کششی      45

4-1-5-2 اثر مستقل نوعpvcبر مقاومت کششی            45

4-1-5-3 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر مقاومت کششی       46

4-1-5-4 اثرمتقابل نوع pvc و مقدار پودر چوب بر مقاومت کششی  47

4-1-6 مقاومت بر ضربه        48

4-1-6-1 تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر مقاومت ،به ضربه  49

4-1-6-2 اثر مستقل نوع pvc بر مقاومت به ضربه   49

4-1-6-3 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر مقاومت ضربه ایزود     50

4-1-6-4 اثر متقابل نوع pvc و مقدار پودر چوب بر مقاومت به ضربه ایزود 51

4-1-7 ازدیاد طول در نقطه تسلیم  51

4-1-7-1تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر ازدیا د طول در نقطه تسلیم 52

4-1-7-2 اثر مستقل نوع pvc  بر ازدیاد طول در نقطه تسلیم 52

4-1-7-3 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر ازدیاد طول در نقطه تسلیم  54

4-1-7-4 اثر متقابل نوع pvc و مقدار پودر چوب بر ازدیاد طول در نقطه تسلیم     55

4-2 بررسی نوع pvc  و مقدار نانو کلی در ساخت کامپوزیت های چوب کلاسیک 56

4-2-1 مقاومت خمشی       55

4-2-1-1 تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر مقاومت خمشی    56

4-2-1-2 اثر مستقل نوعpvc و مقدار نانو کلی بر مقاومت خمشی   57

4-2-1-3 اثر مستقل نانو کلی بر مقا ومت خمشی        58

4-2-1-4 اثر متقابل نوع pvc  و مقدار نانو کلی بر مقاومت به خمشی   59

4-2-2 مدول الایتیسیته    59

4-2-2-1 تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر مدول الایتیسیته 60

4-2-2-2 اثر مستقل نوعpvc بر مدول الایتیسیته    60

4-2-2-3 اثر مستقل مقدار نانو کلی بر مدول الایتیسیته    61

4-2-2-4 اثر متقابل نوع pvc  و مقدار نانو کلی بر مدول الایتیسیته  62

4-2-3 جذب آب بعد از 24 ساعت غوطه وری     63

4-2-3-1 تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر جذب آب بهد از 24 ساعت غوطه وری      63

4-2-3-2 اثر مستقل نوعpvc بر جذب آب بعد از 24 ساع غوطه وری    63

4-2-3-3 اثر مستقل مقدار نانو کلی بر جذب آب بعد از 24 ساع غوطه وری   64

4-2-3-4 اثر متقابل نوع pvc  و مقدار نانو کلی بر جذب آب بعد از 24 ساعت غوطه وری      64

4-2-4 مقاومت کششی      66

4-2-4-1 تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر مقاومت کششی      67

4-2-4-2 اثر مستقل نوعpvc و نانو کلی بر مقاومت کششی     66

4-2-4-3 تثر مستقل نانو کلی بر  مقاومت کششی            68

4-2-4-4 اثر متقابل نوعpvc و نانو کلی بر مقاومت کششی        69

4-2-5 مقاومت بر ضربه    69

4-2-5-1 تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر مقاومت بر ضربه   70

4-2-5-2 اثر مستقل نوعpvc بر مقاومت بر ضربه        70

4-2-5-3 اثر مستقل مقدار نانو کلی بر مقاومت ضربه ایزود 71

4-2-5-4 اثر متقابل نوع pvc و مقدار نانو کلی بر مقاومت به ضربه ایزود     72

4-2-6  ازدیاد طول در نقطه تسلیم     72

4-2-6-1 تاثیر مستقل و متقابل عوامل متغیر بر ازدیاد طول     74

4-2-6-2 اثر مستقل نوعpvc ازدیاد طول در نقطه تسلیم          74

4-2-6-3 اثر مستقل مقدار نانو کلی بر ازدیاد طول در نقطه تسلیم      75

4-2-6-4 اثر متقابل نوع pvc و مقدار نانو کلی بر ازدیاد طول در نقطه تسلیم 76

4-2-7 مشاهدات مورفولوژی     77

4-2-7-1 تصاویر میکروسکوپ الکترونی(نمونه های تهیه شده از pvc خالص) 77

4-2-7-2 تصاویر میکروسکوپ الکترونی(نمونه های تهیه شده از pvc بازیافتی) 78

4-2-7-3 تصاویر میکروسکوپ الکترونی(نمونه های تهیه شده از pvc مخلوط)    79

4-2-8 آنالیز حرارتی 80

فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری

5- بحث و نتیجه گیری 84

5-1 پیشنهادات      89

منابع         91

 

 

 

فهرست جداول

جدول 3-1 سطوح عوامل غیر متغیر مورد مطالعه    23

جدول 3-2 تیمارهای حاصل از ترکیب عوامل متغیر  24

جدول 3-3 درصد وزنی هر یک از مواد تشکیل دهنده کامپوزیت چوب  پلاستیک         25

جدول 3-4 مشخصات اکسترودر دومار پیچه      26

جدول 3-5 ابعاد و تعداد نمونه های آزمونی در هر تکرار و تیمار         28

جدول 4-1 میانگین خواص فیزیکی مکانیکی نمونه های چوب پلاستیک   33

جدول 4-2 تجزیه واریانس آزمون مقاومت به خمشی کامپوزیت های آزمونی  34

جدول 4-3 اثر مستقل نوع pvc بر مقاومت خمشی کامپوزیت های آزمونی  35

جدول 4-4 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر مقاومت به خمشی         36

جدول 4-5 تجزیه واریانس آزمون مدول الاستیسیته نمونه های آزمونی      38

جدول 4-6 اثر مستقل نوع pvc بر مدول الاستیسیته نمونه های آزمون    38

جدول 4-7 اثر مستقل مقدار چوب بر مدول الاستیسیته نمونه های آزمونی      39

جدول 4-8 تجزیه واریانس آزمون جذب آب نمونه ای آزمونی بعد از 24 ساعت  41

جدول 4-9 اثر مستقل نوع pvc بر جذب آب بعد از 24 ساعت          42

جدول 4-10 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر جذب آب بعد از 24 ساعت     43

جدول 4-11 تجزیه واریانس مقاومت کششی نمونه های آزمونی        45

جدول 4-12 اثر مستقل نوع pvc بر مقاومت کششی                 45

جدول 4-13 اثر مستقل مقدار چوب بر مقاومت کششی نمونه های آزمونی  46

جدول 4-14 تجزیه واریانس مقاومت بر ضربه ایزود          48

جدول 4-15 اثر مستقل نوع pvc بر مقاومت ،مقاومت به ضربه ایزود 49

جدول 4-16 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر مقاومت ضربه ایزود      50

جدول 4-17 تجزیه واریانس ازدیاد طول در نقطه تسلیم             52

جدول 4-18 اثر مستقل نوعpvc بر ازدیاد طول در نقطه تسلیم     52

جدول 4-19 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر ازدیاد طول در نقطه تقسیم      53

جدول 4-20 تجزیه واریانس آزمون مقاومت به خمشی کامپوزیت های آزمونی  55

جدول 4-21 اثر مستقل نوع pvc بر مقاومت به خمشی کامپوزیتهای آزمونی  56

جدول 4-22 اثر مستقل مقدار پودر چوب (cloistite15A) بر مقاومت به خمشی  57

جدول 4-23 تجزیه واریانس آزمون مدول الاستیسیته نمونه های آزمونی      59

جدول 4-24 اثر مستقل نوع PVC بر مدول الاستیسیته نمونه های آزمون      59

جدول 4-25 اثر مستقل مقدار نانو کلی (cloistite15A) بر مدول الاستیسیته نمونه ای آزمونی    60

جدول 4-26 تجزیه واریانس آزمون جذب آب نمونه ای آزمونی بعد از 24 ساعت          62

جدول 4-76 اثر مستقل نوع PVC بر جذب آب بعد از 24 ساعت         63

جدول 4-28 اثر مستقل مقدار نانو کلی (cloistite15A) بر جذب آب بعد از 24 ساعت        64

جدول 4-29 تجزیه واریانس مقاومت کششی نمونه های آزمونی       66

جدول 4-30 اثر مستقل نوع PVC بر مقاومت کششی                 66

جدول 4-31 اثر مستقل مقدار نانو کلی(cloistite15A) بر مقاومت کششی نمونه های آزمونی   67

جدول 4-32 تجزیه واریانس مقاومت بر ضربه ایزود          69

جدول 4-33 اثر مستقل نوع PVC  بر مقاومت به ضربه ایزود       70

جدول 4-34 اثر مستقل مقدار نانو کلی (cloistite15A) بر مقاومت ضربه ایزود     71

جدول 4-35 تجزیه واریانس ازدیاد طول در نقطه تقسیم          73

جدول 4-36 اثر مستقل نوع PVC  بر ازدیاد طول در نقطه تقسیم     73

جدول 4-37 اثر مستقل مقدار نانو کلی  (cloistite15A) بر ازدیاد طول در نقطه تقسیم      74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکلها

شکل 2-1 چند نمونه از کاربرد پلی وینیل کلرید      9

شکل 3-1 دستگاه اکسترودر         26

شکل 3-2 دستگاه تزریق             28

شکل 3-4 نمونه کششی          28

شکل 3-5 نموه ضربهA شکاف دار،B بدون شکاف      28

شکل 3- 6 نمونه جذب آب                    28

شکل 3-7 نمونه خمشی          29

شکل 4-1 اثر مستقل نوع PVC بر مقاومت به خمشی نمونه های آزمونی      35

شکل 4-2 اثر مستقل مقدار نانو کلی بر مقاومت به خمشی نمونه های آزمونی    36

شکل 4-3 تاثیر متقابل نوع pvc و مقدار پودر چوب روی مقاومت خمشی      37

شکل 4-4 اثر مستقل نوعpvc بر مدول الاستیسیته نمونه های آزمونی     39

شکل 4-5 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر مدول الاستیسیته نمونه های آژمونی    40

شکل 4-6 اثر متقابل نوعpvc و مقدار نانو کلی بر مدول الاستیسیته   40

شکل 4-7 اثر مستقل نوع pvc بر جذب آب بعد از 24 ساعت         42

شکل 4-8 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر جذب آب بعد از 24 ساعت    43

شکل 4-9 اثر متقابل نوعpvc و پودر چوب بر جذب آب بعد از 24 ساعت  44

شکل 4-10 اثر مستقل نوع pvc بر مقاومت کششی     46

شکل 4-11 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر مقاومت کششی نمونه های آزمونی         47

شکل 4-12 اثر متقابل نوعpvc و پودر چوب بر مقاومت کششی         47

شکل 4-13 اثر مستقل نوع pvc بر مقاومت مقاومت به ضربه ایزود    49

شکل 4-14 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر مقاومت به ضربه ایزود    50

شکل 4-15 اثر متقابل نوعpvcو مقدار پودر چوب بر مقاومت به ضربه ایزود 51

شکل 4-16 اثر مستقل نوع pvc بر ازدیاد طول در نقطه تقسیم     53

شکل 4-17 اثر مستقل مقدار پودر چوب بر ازدیاد طول در نقطه تقسیم  54

شکل 4-18 اثر متقابل نوع pvc و مقدار پودر چوب بر ازدیاد طول در نقطه تقسیم     54

شکل 4-19 اثر مستقل نوع pvc بر مقاومت به خمشی نمونه های آزمونی      56

شکل 4-20 اثر مستقل مقدار نانو کلی بر مقاومت به خمشی نمونه های آزمونی    57

شکل 4-21 تاثیر متقابل نوع pvc بر مدول الاستسیسیته نمونه های آزمونی        60

شکل 4-22 اثر مستقل نوع pvc بر مدول الاستسیته نمونه های آزمونی    60

شکل 4-23 اثر مستقل مقدار نانو کلی (clisite 15A) بر مدول الاستیسیته نمونه های آزمونی   61

شکل 4-24 اثر متقابل نوع PVC ومقدار نانو کلی بر مدول الاستیسیته  61

شکل 4-25 اثر مستقل نوع PVC بر جذب آب بعد از 24 ساعت        63

شکل 4-26 اثر مستقل مقدار نانو کلی  (clisite 15A) بر جذب آب بعد از 24 ساعت   64

شکل 4-27 اثر متقابل نوع PVC  و مقدار نانو کلی (clisite 15A) بر جذب آب بعد از 24 ساعت  65

شکل 4-28  اثر مستقل نوع pvc بر مقاومت کششی        67

شکل 4-29 اثر مستقل مقدار نانو کلی  (clisite 15A) بر مقاومت کششی نمونه های آزمونی   68

شکل 4-30 اثر متقابل نوع PVC  و مقدار نانو کلی (clisite 15A) برمقاومت کششی      68

شکل 4-31 اثر مستقل نوع pvc بر مقاومت مقاومت به ضربه ایزود        70

شکل 4-32 اثر مستقل مقدار نانو کلی  (clisite 15A) بر مقاومت به ضربه ایزود     71

شکل 4-33 اثر متقابل نوع PVC  و مقدار نانو کلی (clisite 15A) بر مقاومت به ضربه ایزود  72

شکل 4-34 اثر مستقل نوع pvc بر ازدیاد طول در نقطه تسلیم       74

شکل 4-35 اثر مستقل مقدار نانو کلی  (clisite 15A) بر ازدیاد طول در نقطه تسلیم     75

شکل 4-36 اثر متقابل نوع PVC  و مقدار نانو کلی (clisite 15A) بر ازدیاد طول در نقطه تسلیم  76

شکل 4-37 نمونه حاوی 40% پودر چوب بامش 150 وpvc خالص با بزرگنمایی 500   77

شکل 4-38 نمونه حاوی 40% پودر چوب بامش 150 وpvc خالص        77

شکل 4-39 نمونه حاوی 40% پودر چوب بامش 150 وpvc بازیافتی با بزرگنمایی500   78

شکل 4-40 نمونه حاوی 40% پودر چوب بامش 150 وpvc بازیافتی     78

شکل 4-41 نمونه حاوی 40% پودر چوب بامش 150 وpvc( بازیافتی + خالص)  79

شکل 4-42 نمونه حاوی 40% پودر چوب بامش 150 وpvc( بازیافتی + خالص)  79

شکل 4-43مدول ذخیر ه ا ی نمونه های تهیه شده از pvc خالص ، بازیافتی و مخلوط 50 %       80

شکل 4-44 تنش دلتا نمونه های تهیه شده از pvc خالص ، بازیافتی و مخلوط50%          80

شکل 4-45نمودار آزمایش DMTA  نمونه تهیه شده از PVC خالص     81

شکل 4-46نمودار آزمایش DMTA  نمونه تهیه شده از PVC بازیافتی   81

شکل 4-47نمودار آزمایش DMTA  نمونه تهیه شده از PVC مخلوط(50%خالص+50 %بازیافتی) 82

 


مقطع : کارشناسی ارشد

دانلود بخشی از ساخت و بررسی خواص فيزيكی و مكانيكی نانو كامپوزيت چوب پلاستيک بر پايه PVC و پودر چوب

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید