چكيده فارسي :
در سالهاي اخير، تلاشهايي براي افزايش هدايت الكتريكي ميكروفيبريل كامپوزيتها صورت گرفته است. استفاده از افزودني
هاي رسانا برپايه كربن، بهعنوان يك راهكار موثر، سبب ايجاد خاصيت رسانايي در اين كامپوزيتها شده است. پژوهش هاي
زيادي در خصوص اين نوع كامپوزيت، بر پايه جفت پليمر هاي مختلف ازجمله PET/PP و افزودني هاي رسانايي مثل كربن
سياه و نانولوله هاي كربني انجام شده است. در راستاي تكميل پژوهش هاي پيشين، در اين تحقيق، تاثير افزودن گرافن اكسايد،
به تنهايي و گرافن اكسايد در كناركربن سياه، در كامپوزيت PET/PP بررسي شد. در اين پژوهش مراحل توليد نمونه ها شامل
دو مرحله مي باشد. مرحله اول شامل تركيب كردن PET با ،3 6 و 12 درصد وزني گرافن اكسايد يا كربن سياه، براي بهبود
هدايت الكتريكي PET خالص جهت استفاده در مراحل بعدي است. در مرحله اول نمونه ها به دو روش توليد مي شوند. روش
اول در فاز مذاب توسط يك مخلوط كن داخلي در دماي 280 درجه سانتيگراد و روش دوم در فاز محلولي در حلال فنل و با
استفاده از همزن مغناطيسي در دماي 40 درجه با هم تركيب مي شوند. در روش محلولي، صفحات گرافن اكسايد ابتدا با استفاده
از كاوشگر فراصوت از يكديگر باز شده و به محلول پليمري اضافه شده و سپس رسوبگيري انجام مي شود. مرحله دوم شامل
تركيب 20 درصد وزني از نمونه PET حاوي 6 درصدگرافن اكسايد كه در روش محلولي توليد شده است با PP در يك
اكسترودر تك مارپيچه با دماي 280 درجه است. مذاب خروجي از انتهاي اكسترودر تك مارپيچه، با نسبت 8 كشيده مي شود
وفرآيند فيبريلاسيون بهروش گرمانجاممي شود. جهت تهيهميكروفيبريل كامپوزيت نهايي ازقالب گيري فشاري دردماي 280
درجه وفشار 100 بار استفاده شده است نتايج نشان مي دهدكه با افزودن،3 6 و 12 درصد گرافن اكسايد به PET درفاز محلول،
هدايت الكتريكي نمونهها بهترتيب درمحدوده
و 4- 10 ، 10 -14
-3
10 cm/S بدست آمده است. بعبارتي با افزايش ميزان گرافن
اكسايد، ميزان هدايت الكتريكي بهبود يافته و مي توان آستانه نفوذ را براي نمونه هاي توليد شده در روش محلولي در محدوده
6 درصد در نظر گرفت. همچنين نتايج هدايت الكتريكي روي نمونه هاي توليد شده در فاز مذاب نشان مي دهد ميزان هدايت
10 cm/S يعني در محدوده عايقي قرار گرفته -14 الكتريكي اين نمونه ها حتي با افزودن 12 درصد گرافن اكسايد درمحدوده
است. همچنين نمونه هاي توليد شده در فاز محلولي، كه همزمان حاوي كربن سياه و گرافن اكسايد هستند داراي هدايت
-3 الكتريكي در محدوده
10 cm/S حدود -7 10 cm/S و نسبت به نمونه مشابه توليد شده در فاز مذاب با هدايت الكتريكي
10 هزار مرتبه رسانا تر است. بررسي تصاوير SEM نشان مي دهد، ميكروفيبريل هاي PET توليد شده با نسبت كشش 8 داراي
نسبت ابعادي مناسب و مشابه پژوهشهاي پيشين است. تصاوير SEM نشان مي دهد قطر فيبريل هاي تشكيل شده بين 5 تا 10
ميكرون مي باشد. همچنين توزيع تصادفي ميكروفيبريل ها در ماتريس PP به خوبي در تصاوير SEM قابل رويت است.
چكيده انگليسي :
In recent years, efforts have been made to increase the electrical conductivity of
microϐibril composites. Using carbon-based conductive additives, as an effective
solution, has led to the creation of conductive properties in these composites. Much
research has been conducted on this type of composite, based on different polymer
pairs, including PP/PET, and conductive additives such as carbon black and carbon
nanotubes. To complement previous research, in this study, the effect of adding
graphene oxide, alone and graphene oxide along with carbon black, in PP/PET
composite was investigated. In this study, the sample production steps include two
stages. The ϐirst stage involves blending PET with 3, 6, and 12 wt% graphene oxide and
carbon black to improve the electrical conductivity of pure PET for use in subsequent
stages. In the ϐirst stage, the samples are produced in two ways. The ϐirst method is in
the melt phase by an internal mixer at 280 oC and the second method is in the solution
phase in phenol solvent and using a magnetic stirrer at 40 oC. In the solution method,
graphene oxide sheets are ϐirst separated from each other using an ultrasonic probe
and added to the polymer solution, and then precipitation is performed. The second
step involves mixing 20% by weight of the PET sample containing 6% graphene oxide,
which is produced in the solution method, with PP in a single-screw extruder at a
temperature of 280 oC. The melt exiting from the end of the single-screw extruder is
drawn at a ratio of 8 and the ϐibrillation process is performed by the hot method. To
prepare the ϐinal composite microϐibrils, compression molding was used at a
temperature of 280 degrees and a pressure of 100 bar. The results show that by adding
3, 6, and 12 percent graphene oxide to PET in the solution phase, the electrical
conductivity of the samples was obtained in the range of 10-14, 10-4, and 10-3 S/cm,
respectively. In other words, by increasing the amount of graphene oxide, the electrical
conductivity improved and the penetration threshold for the samples prepared in the
solution method can be considered in the range of 6 percent. Also, the electrical
conductivity results on the samples prepared in the melt phase show that the electrical
conductivity of these samples is in the range of 10-14 S/cm, that is, in the insulating
range, even with the addition of 12 percent graphene oxide. Also, samples prepared in
the solution phase, which simultaneously contain carbon black and graphene oxide,
have an electrical conductivity in the range of 10-3 S/cm and are about 10 thousand
times more conductive than similar samples prepared in the molten phase with an
electrical conductivity of 10-7 S/cm. Examination of SEM images shows that PET
microϐibrils prepared with a stretch ratio of 8 have a suitable aspect ratio. SEM images
show that the diameter of the formed ϐibrils is between 5 and 10 microns. Also, the
random distribution of microϐibrils in the PP matrix is clearly visible in SEM images.
