پديد آورنده :
احمدي، مجتبي
عنوان :
اثر هم افزايي اصلاح الياف و ماتريس بر روي چسبندگي بين سطحي در كامپوزيت تك جهته الياف پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا و اپوكسي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
صنايع پليمر
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
چهارده،94ص.: مصور،جدول،نمودار(رنگي)
يادداشت :
ص.ع.به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
محمود معصومي
استاد مشاور :
روح ا... باقري
توصيفگر ها :
رزين اپوكسي , گليسيديل متاكريلات , نانو الياف كرين , خواص مكانيكي
تاريخ نمايه سازي :
14/2/93
استاد داور :
طيبه بهزاد، احمد اسدي نژاد
چكيده فارسي :
چكيده در اين پژوهش تاثير اصالح ماتريس اپوكسي با درصدهاي مختلف نانو الياف كربن شامل سه درصد وزني 1 2 2 و 1 2 بر خواص مكانيكي و چسبندگي بين سطحي الياف پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار باال و رزين اپوكسي مورد بررسي قرار گرفت در اين تحقيق سطح الياف با مونومر گليسيديل متاكريالت به ميزان 1 درصد وزني اصالح شد سپس آزمون طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه با بازتاب كلي تضعيف شده نيز به منظور تاييد صحت فرآيند پيوندزني انجام شد در راستاي اصالح الياف اثر اصالح شيميايي سطح الياف به ترتيب بر مورفولوژي زبري و خواص مكانيكي الياف توسط ميكروسكوپ الكترون روبشي ميكروسكوپ نيروي اتمي و آزمون كشش مورد ارزيابي قرار گرفت همزمان با اصالح الياف رزين اپوكسي با نانو الياف كربن اصالح شد و ميزان پراكنش نانو الياف كربن در رزين توسط ميكروسكوپ نوري بررسي شد پس از آن به منظور بررسي تغييرات چسبندگي بين سطحي و خيسشوندگي در اثر اصالح الياف و ماتريس آزمون بيرون كشيدن ليف از قطره و محاسبهي زاويه تماس بر روي نمونههاي مختلف انجام گرفت همچنين به منظور بررسي اثر فرآيند اصالح الياف و ماتريس بر خواص كامپوزيتها و نانو كامپوزيتها نمونههاي كامپوزيتي دو جزئي الياف اپوكسي و نانو كامپوزيت سه جزئي الياف اپوكسي نانو الياف كربن تهيه و آزمونهاي كشش و خمش بر روي آنها انجام شد در انتها سطوح شكست كششي كامپوزيتها و نانو كامپوزيتها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت نتايج بدست آمده نشان داد كه در اثر فرآيند پيوند زني مونومر بر سطح الياف زبري سطح الياف افزايش يافته و كاهش در ميزان استحكام ليف مشاهده شد در آزمون بيرون كشيدن ليف از قطره بهبود در استحكام برشي بين سطحي ماتريس و ليف در اثر اصالح همزمان سطحي ليف با 1 درصد وزني مونومر گليسيديل متاكريالت و اصالح ماتريس با 1 2 درصد وزني نانو الياف كربن به ميزان 329 درصد به عنوان حداكثر ميزان در نظر گرفته شد همچنين با مقايسه نتايج حاصل از اين آزمون و آزمون زاويه تماس اثر همافزايي اصالح الياف و ماتريس بر بهبود چسبندگي اثبات شد و حداكثر ميزان بهبود در استحكام برشي فصل مشترك و حداقل ميزان در زاويه تماس براي نمونههايي مشاهده شد كه الياف و ماتريس به صورت همزمان اصالح شدند نتايج آزمون مكانيكي نيز نشان داد كه در نمونههايي كه اصالح همزمان ماتريس و الياف صورت گرفته بهبود در خواص مكانيكي بيشترين مقدار بود با مقايسه نتايج آزمون خواص مكانيكي مشاهده شد كه اصالح ليف تاثير بيشتري در خواص كششي و اصالح ماتريس تاثير بيشتري در خواص خمشي را از خود نشان دادند با توجه به نتايج آزمون خواص مكانيكي حداكثر بهبود مدول كششي و خمشي براي نانوكامپوزيت حاوي 1 2 درصد وزني نانو الياف كربن به ترتيب 3 71 و 6 24 درصد بود از طرفي ديگر حداكثر بهبود به ترتيب 9 11 و 36 براي استحكام كششي و خمشي نمونه حاوي 2 درصد وزني نانو الياف كربن مشاهده شده است ضمنا با بررسي ميكروسكوپي سطوح شكست نمونهها در آزمون كشش مشاهده شد كه اصالح همزمان ماتريس و الياف باعث ميشود كه مكانيزم شكست نمونه سه جزئي به سمت شكست ترد و شكننده متمايل گردد واژههاي كليدي الياف پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار باال رزين اپوكسي گليسيديل متاكريالت نانو الياف كربن استحكام برشي بين سطحي خواص مكانيكي
چكيده انگليسي :
Synergistic Effect of Fiber and Matrix Modification on InterfacialAdhesion in Unidirectional Ultra High Molecular Weight Polyethylene Epoxy Composite Master of Science Mojtaba Ahmadi Mojtaba Ahmadi@ce iut ac ir Isfahan University of Technology Department of Chemical Engineering Supervisor Mahmood Masoomi mmasoomi@cc iut ac ir Submitted 21 January 2014Language PersianAbstract In this study the effect of epoxy matrix modification with different CNFs loadings consisting of 0 5 1 0and 1 5 wt on the mechanical properties and interfacial shear strength IFSS of epoxy ultra high molecularweight polyethylene UHMWPE fiber composites was investigated In this study UHMWPE fiber surface wastreated with GMA as much as 5 Then the success of the grafting was proved with attenuated total reflectance infra red ATR IR As the fiber was treated the effect of surface treatment on morphology roughness andmechanical properties of UHMWPE fiber was evaluated by scanning electron microscopy atomic forcemicroscopy and tensile tests respectively Along with modifying fibers epoxy resin was modified with carbonnanofibers and dispersion of carbon nanofibers in the resin was investigated by optical microscopy Afterwards inorder to investigate changes in surface wetting and adhesion between the fiber and matrix micro bond Pull out test and contact angle measurement of the different samples were accomplished Tensile and Flexural test onmanufactured two phase UHMWPE fiber epoxy composites and three phase UHMWPE fiber epoxy carbonnanofibers nanocomposites were also carried out in order to investigate the effect of fiber and matrix modificationon their mechanical properties At last the tensile fracture surfaces of composites and nanocomposites werestudied by scanning electron microscopy The results showed that the chemical process of grafting glycidylmethacrylate on UHMWPE fiber surface increased the fiber surface roughness and decrease in filament strengthwas observed Microbond test results revealed that the simultaneous modification of fiber surface with 5 wt ofGMA monomer and matrix with 0 5 wt of carbon nanofibers was considered as the maximum amount ofimprovement as much as 319 percent By comparing microbond and contact angle results synergistic effect offiber treatment and matrix modification on improving interfacial adhesion was proved and the highest IFSS andlowest contact angle were observed as the fiber and matrix were treated at the same time Mechanical test resultsshowed that the maximum improvement of mechanical properties was detected for the samples in which the fiberand matrix were modified concurrently By comparing test results of mechanical properties it was predicted thatthe fiber treatment had a good control on tensile properties and the matrix modification had a great influence on theflexural properties According to the mechanical test results the maximum improvement in tensile and flexuralmodulus for nanocomposites containing 1 5 wt carbon nanofibers were 27 9 and 40 6 respectively On theother hand the maximum improvements of the order 52 3 and 69 for tensile and flexural strength of samplescontaining 1 wt carbon nanofibers were observed Furthermore microscopic examination of tensile fracturesurfaces revealed that fracture mechanism in unmodified composites turned to a brittle fracture state in three phaseby applying synchronized modifications on fiber and epoxy resin Key words UHMWPE fiber epoxy resin glycidyl methacrylate carbon nanofibers interfacialshear strength mechanical properties
استاد راهنما :
محمود معصومي
استاد مشاور :
روح ا... باقري
استاد داور :
طيبه بهزاد، احمد اسدي نژاد
