توصيفگر ها :
آلياژ سه تايي , نانوكامپوزيت رسانا , مورفولوژي , رئولوژي
چكيده فارسي :
اين پايان‌نامه به فرآيند پيچيده تركيب نانولوله‌هاي كربني چند جداره در يك آلياژ سه‌تايي متشكل از پلي‌پروپيلن، استايرن-اتيلن-بوتيلن-استايرن و پليآميد6 مي‌پردازد. پژوهش حاضر شامل دو فاز اصلي مي‌باشد. فاز اول اين پروژه در خصوص ساخت آلياژ سه‌تايي با تركيب درصدهاي متفاوت، متشكل از PP/SEBS/PA6 و توسعه ريزساختار جهت آماده‌سازي براي افزودن نانو ذره رسانا در راستاي رسيدن به رسانايي مطلوب مي‌باشد. فاز دوم پروژه، افزودن نانولوله كربني چند جداره به آلياژ سه‌تايي است، كه از لحاظ مورفولوژي براي كاربردهاي رسانايي مناسب باشد. بدين منظور در فاز اول اين پژوهش كه خود شامل دو بخش مي باشد، در بخش اول مورفولوژي آلياژ (PP/SEBS/PA6) با استفاده از مدل‌هاي تجربي پيش‌بيني شد. در روش آزمايشگاهي با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني مورفولوژي ذرات پراكنده مجزا از هم، پليآميد6 و استايرن-اتيلن-بوتيلن-استايرن در زمينه پلي‌پروپيلن مشاهده شد. به دليل مناسب نبودن مورفولوژي جهت رساناسازي در بخش دو از فاز اول پژوهش، با تغيير تركيب درصد و ساخت سه نمونه جديد با استفاده از مخلوط‌كن داخلي، تصاوير حاصل از ميكروسكوپ الكتروني نشر ميداني بعضي از نمونه‌ها مورفولوژي پيوسته را نشان داد و نمونهPA6/SEBS/PP باتركيب درصد30/30/40 به عنوان نمونه انتخابي جهت ادامه پژوهش و آغاز فاز دوم استفاده شد. در فاز دوم از پژوهش به منظور ساخت نانوكامپوزيت رسانا، از روش رقيق سازي مستربچ استفاده شد. در بخش يك از فاز دوم پژوهش، مقدار 5% وزني نانولوله كربني چندجداره با پليآميد6 مستربچ شد و به روش رقيق سازي با PP و SEBS مخلوط شد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني نشان دهنده قرارگيري و توزيع نانولوله‌هاي كربني چندجداره درون فاز پليآميد6 بود. نتايج آزمون رساناي الكتريكي اين نمونه13E 77/2 شد.در بخش دو از فاز دوم پژوهش، با هدف محلي‌سازي نانولوله‌هاي كربني چندجداره در فصل مشترك جهت ايجاد تونل زني بين نانولوله ها و تشكيل شبكه رسانا، مقدار 8% وزني نانولوله كربني چندجداره با SEBS مستربچ شد و به مدت 5 دقيقه درون مخلوط‌كن داخلي مخلوط شد و سپس در چهار زمان مختلف PP و PA6 به آن افزوده و مخلوط شدند. نتايج حاصل از آزمون رساناي الكتريكي نمونه ساخته شده در زمان 5/2 دقيقه را رسانا نشان داد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني قرارگيري نانولوله‌هاي كربني چندجداره را در فصل مشترك SEBS و PA6 تاييد كرد. نتايج خواص رئولوژي نشان دادند كه در نمونه‌هاي حاوي MWCNT ويسكوزيته و مدول افزايش پيدا كرده‌است و نمونه‌ها رفتار نازك شدن برشي با افزايش فركانس را نشان دادند كه نشان‌دهنده ماهيت شبه پلاستيكي است. همچنين تغيير رفتار آميزه‌هاي حاوي MWCNT از حالت شبه مايع به شبه جامد نشان از ايجاد شبكه سه بعدي فيزيكي نانولوله ها در آميزه دارد. آستانه نفوذ الكتريكي نمونه‌ها در زمان 5/2 دقيقه در 2 تا 10 درصد وزني مختلف نانولوله كربني چندجداره بدست آورده شد و نشان داد با افزايش درصد وزني MWCNT به آميزه، افزايش قابل توجهي از چهار مرتبه بزرگي در هدايت الكتريكي بين 4 تا 6 درصد وزني MWCNTها مشاهده مي‌شود كه نشان‌دهنده تشكيل شبكه سه بعدي MWCNT ها در آميزه است.
چكيده انگليسي :
This thesis addresses the complex process of incorporating multi-walled carbon nanotubes into a ternary blend composed of polypropylene, styrene-ethylene-butylene-styrene and nylon 6. The present research consists of two main phases. In the first phase, the project focuses on creating a ternary blend with varying percentages of polypropylene, styrene-ethylene-butylene-styrene, and nylon 6, and on developing the morphology to prepare for the addition of conductive nanoparticles to achieve desired conductivity. The second phase involves adding multi-walled carbon nanotubes to the ternary blend, ensuring appropriate morphology for conductive applications. At the beginning of the first phase, the morphology of the blend (PP/SEBS/PA6) was predicted using experimental models. Field emission Scanning electron microscopy (FESEM) confirmed the morphology of these dispersed particles. Due to unsuitable morphology for conductivity in the second part of the first phase, the composition was altered, and three new samples were produced using an internal mixer. FESEM images of some of the samples revealed continuous morphology and the PA6/SEBS/PP (40/30/30) ternary blend was selected as the superior sample for further research and the start of the second phase. In the second phase, to create a conductive nanocomposite, a masterbatch dilution method was utilized. In the first section of this phase, 5% by weight of multi-walled carbon nanotubes was masterbatched with nylon 6 and mixed with PP and SEBS through dilution. FESEM images showed the dispersion and distribution of the multi-walled carbon nanotubes within the nylon 6 phase. The electrical conductivity tests indicated that this sample was non-conductive. In the second section of the second phase, aiming to localize the multi-walled carbon nanotubes at the interface to create tunneling between the nanotubes and form a conductive network, 8% by weight of multi-walled carbon nanotubes was masterbatched with SEBS and mixed for 5 minutes in an internal mixer. Subsequently, PP and PA6 were added at four different times. The results from the electrical conductivity test of the sample made at 2.5 minutes showed conductivity. FESEM images confirmed the positioning of the multi-walled carbon nanotubes at the interface of SEBS and PA6. Rheological results indicated that in samples containing MWCNT, viscosity and modulus increased, and the samples exhibited shear-thinning behavior upon increasing frequency, demonstrating a pseudoplastic nature. Additionally, the change in behavior of the MWCNT-containing blends from a pseudoliquid to pseudofixed state indicates the formation of a three-dimensional physical network of nanotubes in the blend. The electrical percolation threshold for the samples at 2.5 minutes was achieved with 2 to 10% by weight of multi-walled carbon nanotubes, showing that with the addition of 6% MWCNT, a significant increase of four orders of magnitude in electrical conductivity was observed between 4 to 6% by weight of MWCNT, indicating the formation of a three-dimensional network of MWCNTs in the ternary blend.
