شماره راهنما :
2024 دكتري
پديد آورنده :
حجازي، الهه سادات
عنوان :
بررسي تاثير غلظت فاز پراكنده، رئولوژي فازها و سرعت خنك¬سازي فرآيند كشش گرم بر مورفولوژي كامپوزيت ميكروليفي بر پايه¬يِ پلي پروپيلن/پلي (اتيلن ترفتالات)
گرايش تحصيلي :
مهندسي پليمر
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 117 ص. : مصور، جدول، نمودار .
توصيفگر ها :
كامپوزيت ميكروليفي , رئولوژي , تركيب پليمري , جريان كششي , پلي پروپيلن , پلي (اتيلن ترفتالات)
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/12/09
رشته تحصيلي :
مهندسي پليمر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/12/10
چكيده فارسي :
در دهه گذشته، روش فرآينددهي نويني براي تشكيل مورفولوژي ليفي درجا از دو پليمر امتزاج ناپذير ارائه شده است كه بواسطه آن، مسئله¬يِ تجمع و كلوخه شدن ميكروالياف برطرف شده و با شكل¬گيري ماتريس و ميكروالياف بصورت درجا، به پخش مناسبي از المان¬هاي تقويت¬كننده مي¬توان دست يافت. تركيب داراي ساختار ميكرومقياس حاصل از اين روش را كامپوزيت ميكروليفي درجا مي¬نامند. يكي از زوج پليمرهايي كه پتانسيل تبديل به اين كامپوزيت¬ها را دارند، پلي پروپيلن و پلي (اتيلن ترفتالات) هستند. مطالعه بنيادين و بررسي دقيق شكل¬گيري ميكروالياف پلي (اتيلن ترفتالات) درون ماتريس پلي پروپيلن هدف اصلي اين پژوهش است. مورفولوژي ليفيِ شكل گرفته طي فرآيند كشش گرم، محصول تغييرفرم، بهم¬پيوستگي و شكست قطرات پلي (اتيلن ترفتالات) در ماتريس پلي پروپيلن است. از طريق آزمون¬هاي رئولوژيكي مي¬توان با برقراري ارتباط ميان خواص رئولوژيكي و تغييرات مورفولوژيكي اطلاعات قابل توجهي درباره ساختار كامپوزيت¬هاي ميكروليفي بدست آورد. در صورتي¬كه آزمون¬هاي رئولوژيكي در محدوده ويسكوالاستيك خطي انجام شوند، خواص اندازه¬گيري شده را مي‌توان با ريزساختار كامپوزيت مرتبط دانست و اگر اين آزمون‌ها در محدوده ويسكوالاستيك غيرخطي انجام گيرند، مي‌توانند ابزار خوبي براي درك رفتار قطرات تغييرفرم يافته و همچنين نشان دهنده قدرت و سهم اجزاي ليفي در الاستيسيته كامپوزيت¬هاي ميكروليفي باشند. در اين پژوهش، از طريق اندازه¬گيري خواص ويسكوالاستيك خطي و غيرخطي تركيب¬هاي اكسترود شده و كامپوزيت¬هاي ميكروليفي، دو پارامتر اصليِ احتمال و سرعت بهم¬پيوستگي قطرات فاز پراكنده تحت ميدان تنش كششي اعمال شده حين فرآيند كشش گرم مورد بررسي قرار گرفت. احتمال بهم پيوستگي قطرات، تحت تاثير غلظت فاز پراكنده است. حداقل غلظت موردنياز براي تشكيل ميكروالياف پلي (اتيلن ترفتالات) در محدوده 5/1 تا 4 درصد وزني و غلظت بهينه براي حصول كسر حجمي بيشينه از اين الياف، 10 درصد وزني تخمين زده شد. سرعت بهم¬پيوستگي قطرات و تشكيل ميكروليف¬ها مستقيماً توسط سرعت خنك¬سازي در فرآيند كشش گرم كنترل مي¬شود؛ پارامترهاي فرآيندي كه در اين پژوهش براي كنترل سرعت خنك¬سازي به عنوان متغير در نظرگرفته شده¬اند عبارتند از: طولِ مسير كشش گرم، دماي حمام آب و دماي مذاب خروجي از داي اكسترودر. از ميان پارامترهاي فرآيندي مورد مطالعه، دماي مذاب داي اكسترودر و طول مسير كشش به ترتيب كمترين و بيشترين تأثير را بر مورفولوژي ميكروليفي داشتند. افزايش دماي مذاب خروجي از داي اكسترودر، موجب افزايش سرعت فرآيند آسودگي از تنش پس از حذف ميدان جريان شد و كاهش كرنش بازيابي شده پس از قطع تنش را نيز نتيجه داد. در ابتدا افزايش دماي حمام آب از 15 درجه سانتي¬گراد به 25 درجه سانتي¬گراد، كاهش پراكندگي قطر ميكروالياف شكل¬گرفته و ايجاد يكنواختي در ميكروساختار را بدنبال داشت، در حالي كه با افزايش بيشتر دماي حمام آب به 65 درجه سانتي¬گراد، پهن¬شدگي توزيع قطر نواحي فاز پراكنده و ناهمگوني شديدي در مورفولوژي مشاهده شد. افزايش طول مسير كشش، شكست ميكروالياف و غير يكنواخت شدن سطح مقطع ميكروليف¬ها را بدنبال داشت كه در نتيجه¬يِ آن بازيابي كرنش پس از حذف تنش كاهش يافت.
چكيده انگليسي :
In the last decade, a new processing method has been proposed to form in-situ fibrillar morphology of two immiscible polymers by which the problem of aggregation and agglomeration of microfibrils has been solved. In addition, by in situ formation of matrix and microfibrils, a proper distribution of reinforcing elements can be achieved. The composition with micro-scale structure resulting from this method is called in-situ microfibrillar composite (MFC). One of the pairs of polymers which have the potential to become these composites are polypropylene (PP) and polyethylene terephthalate (PET). The fundamental study and detailed investigation of the formation of PET microfibrils within the PP matrix is the main goal of this research. The fibrous morphology formed during the hot drawing step is the product of deformation, coalescence and breakup of PET droplets in the PP matrix. Through rheological tests, it is possible to obtain significant information about the structure of MFCs by establishing a relationship between rheological properties and morphological changes. If rheological tests are performed in the linear viscoelastic region, the measured properties can be attributed to the microstructure of the composites, and if these tests are performed in the nonlinear viscoelastic region, they can be a good tool for understanding the behavior of deformed droplets and also show the strength and contribution of fibrillar components in the elasticity of MFCs. In this research, by measuring the linear and non-linear viscoelastic properties of extruded compounds and microfibrillar composites, the two main parameters of the probability and kinetics of the coalescence of dispersed phase droplets were investigated under the elongational stress field applied during the hot drawing process. The probability of droplet coalescence is influenced by the dispersed phase concentration. The minimum concentration required for the formation of poly (ethylene terephthalate) microfibrils was estimated in the range of 1.5 to 4 wt.% and the optimal concentration to obtain the maximum volume fraction of these fibrils was estimated to be 10 wt.%. The rate of droplets coalescence and the formation of microfibrils are directly controlled by the cooling rate in the hot drawing step; The processing parameters which are considered as variables in this research to control the cooling rate are: the length of the hot drawing path, the temperature of the water bath and the die temperature. Among the processing parameters studied, the die temperature and the length of the drawing path had the least and the most effect on the morphology of microfibrils, respectively. The increase in the die temperature increased the rate of the stress relaxation process after cessation of the flow field, and also resulted in the reduction of the recovered strain after the stress removal. Initially, increasing the temperature of the water bath from 15 °C to 25 °C led to the reduction of the diameter distribution of the microfibrils and the uniformity in the microstructure, while further increase in the temperature of the water bath to 65 °C was followed by widening of diameter distribution of dispersed phase regions and severe heterogeneity in morphology. The increase in the length of the drawing path led to the breakup of the microfibrils and the non-uniformity of the cross-section of the microfibrils, as a result of which the recovery of the strain after removing the stress was reduced.
استاد راهنما :
احمد اسدي نژاد
استاد داور :
احمد اسدي نژاد , سعيد نوري خراساني , اميد معيني جزني
