پديد آورنده :
ماهاني، حسين
عنوان :
مطالعه خواص مكانيكي، حرارتي و ساختاري فيلامنت نانوكامپوزيتي پلي لاكتيك اسيد / نشاسته گرمانرم / نانورس به منظور استفاده در پرينت سه بعدي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 93ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مهدي كاروان، محسن صفوي
توصيفگر ها :
فرايند FDM , پليمر زيست تخريب پذير , نانوكامپوزيت پايه زيستي , فيلامنت
استاد داور :
پيمان مصدق، احسان فروزمهر
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/07/21
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/07/22
چكيده فارسي :
چكيده در اين تحقيق پليمر PLA و پليمر TPS كه متشكل از نشاسته ذرت و گليسرول ميباشد و همچنين نانورس به منظور ساخت فيالمنت نانوكامپوزيتي FDM استفاده شدند آلياژ پليمري در درصدهاي وزني 05 06 و 07 از TPS اكسترود شد و نانوكامپوزيت توسط نانورس در درصدهاي وزني 1 3 و 5 در ماده زمينه پليمر آلياژي با 06 درصد وزني TPS به دست آمد فيالمنت توسط يك اكسترودر تك ماردون و توسط طراحي و ساخت يك قالب با قطر 57 1 ميليمتر ساخته شد نمونههاي خمش كشش و ضربه از فيالمنتهاي ساخته شده توسط دستگاه FDM توليد شدند به جهت مقايسه خواص مكانيكي نمونههاي فوق توسط روش قالبگيري تزريقي توليد شدند همچنين براي مشخصهيابي خواص حرارتي و ساختاري از آزمونهاي گرماسنجي روبشي تفاضلي آناليز توزين حرارتي ميكروسكوپ الكتروني روبشي شاخص جريان ذوب چگاليسنجي جذب آب و زيستتخريبپذيري در خاك استفاده شد نتايج تجربي به دست آمده نشان داد افزودن TPS به PLA منجر به كاهش استحكام كششي مدول يانگ استحكام خمشي مدول خمشي و مقاومت در برابر ضربه شد درحالي كه كرنش در شكست افزايش پيدا كرد همچنين نمونههاي قالبگيري شده خواص مكانيكي بهتري را نسبت به نمونههاي پرينت شده از خود نشان دادند با افزودن نانورس استحكام كششي نمونهها افزايش يافت بيشترين ميزان استحكام كششي در نمونههاي قالبگيري شده در 3 درصد وزني نانورس و در نمونههاي پرينت شده در 1 درصد وزني نانورس ديده شد همچنين مدول يانگ با افزودن نانورس در نمونهها افزايش چشمگيري پيدا كرد نمونهها با اضافه شدن نانورس ويسكوزيته بيشتري پيدا كردند و شاخص جريان ذوب كمتر شد طبق نتايج آزمونهاي حرارتي نرخ تبلور ماده زمينه با افزايش نانورس بيشتر شد و همچنين موجب كاهش دماي ذوب و دماي انتقال شيشهاي ماده زمينه شد عالوه بر اين نانورس موجب افزايش پايداري حرارتي نمونه نانوكامپوزيتي شد و در برابر تخريب حرارتي فاز TPS مقاومت بيشتري نشان داد نتايج آزمون جذب آب نيز نشان داد كه طبيعت به شدت آبدوست TPS موجب جذب آب زياد در نمونههاي آلياژي شده است اگرچه نانورس ميتواند به عنوان عايق منجر به كاهش جذب آب شود به طوري كه در 5 درصد وزني نانورس ميزان جذب آب از 24 درصد به 13 درصد كاهش پيدا كرد همچنين چگالي نمونهها با يكديگر مقايسه شدند به طور كلي TPS و نانورس چگالي نهايي تركيب را افزايش داد آزمون زيستتخريبپذيري در خاك نشان داد TPS به شدت مورد حمله آنزيمها در خاك قرار ميگيرد اگرچه با افزودن نانورس ميتوان تخريب در زير خاك را اندكي كاهش داد كلمات كليدي فرايند FDM پليمر زيستتخريبپذير نانوكامپوزيت پايهزيستي فيالمنت
چكيده انگليسي :
Study of Mechanical Thermal and Structural Properties of Nanocomposite Filament of Polylactic Acid Thermoplastic Starch nanoclay used in 3D printing Hossein Mahani h mahani@me iut ac ir Date of Submission 2020 09 20 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mehdi Karevan mkarevan@cc iut ac ir Mohsen Safavi mosafavi@cc iut ac irAbstract In this research PLA polymer and TPS polymer consisting of corn starch and glycerol and also nanoclaywere used to make FDM nanocomposite filaments The polymer alloy was made at 50 wt 60 wt and 70wt of TPS and the nanocomposite was obtained by nanoclay at 1 wt 3 wt and 5 wt in the polymermatrix with 60 wt TPS The filament with a diameter of 1 75 mm was made by a single screw extruder bydesigning and manufacturing a mold Flexural tensile and impact specimens were produced from filamentsmade by FDM machine In order to compare the mechanical properties aforementioned compounds wereproduced by injection molding method Differential scanning calorimetry thermogravity analysis scanningelectron microscopy melting flow index density measurement water absorption and biodegradation in soilwere used to characterize the thermal and structural properties Experimental results showed that the additionof TPS to PLA leads to a decrease in tensile strength Young s modulus flexural strength flexural modulusand impact resistance while the elongation at break increases Molded specimens also showed bettermechanical properties than printed specimens The tensile strength of the specimens increased with theaddition of nanoclay The highest tensile strength was observed in the molded specimens at 3 wt of nanoclayand in the printed specimens at 1 wt of nanoclay The Young s modulus also increased significantly withthe addition of nanoclay in the specimens The specimens became more viscous with the addition of nanoclayand the melting flow index decreased According to the results of thermal tests it was observed that nanoclayincreases the crystallization rate of the substrate and also reduces the melting temperature and transition glasstemperature In addition nanoclay increases the thermal stability of the polymer specimen and is moreresistant to thermal degradation of the TPS phase The results of water absorption test also showed that thehighly hydrophilic nature of TPS causes high water absorption in alloy specimens although nanoclay can beused as an insulator to reduce water absorption so that at 5 wt of nanoclay the amount water absorptiondecreases from 42 to 31 The density of the specimens was also compared with each other and it wasobserved that TPS and nanoclay generally increased the final density of the compound Soil biodegradabilitytest showed that TPS is strongly attacked by enzymes in the soil although the addition of nanoclay canslightly reduce nanocomposite degradation Keywords Filament Biodegradable polymer FDM 3d printing Bio Based nanocomposite
استاد راهنما :
مهدي كاروان، محسن صفوي
استاد داور :
پيمان مصدق، احسان فروزمهر
