پديد آورنده :
كهنسال، پريسا
عنوان :
تهيه و مشخصه يابي خواص مكانيكي نانوالياف پلي (اكريلونيتريل)(PAN) حاوي نانو سيليسيم كاربيد (SiC) ذره اي و ميله‌اي اصلاح‌شده
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
صنايع پليمر
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
هجده، ۹۷ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
سعيد نوري خراساني
استاد مشاور :
رسول اسمعيلي نيسياني
توصيفگر ها :
نانو الياف پلي (اكريلونيتريل) , الكتروريسي , نانو ذرات سيليسيم كاربيد , نانو ميله هاي سيليسيم كاربيد , خواص مكانيكي
استاد داور :
احمد اسدي نژاد، طيبه بهزاد
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/05/15
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
چكيده فارسي :
چكيده استفاده از نانوالياف به دليل قابليتهاي وسيع آنها در حوزههاي مختلف موردتوجه قرارگرفته است استفاده از نانوالياف در كامپوزيتها جهت تقويت خواص مكانيكي آنها و كاربردهاي مواد كامپوزيتي بسيار حائز اهميت است چالش عمده استفاده از الياف پليمري عواملي مانند پايداري حرارتي پايين خواص مكانيكي و اثر تورم در معرض مايعات و گازها است همچنين نانوالياف به مدت طوالني نميتوانند در برابر تنشهاي اعمالي باانرژي باال مقاومت كنند يكي از راهكاري بهبود خواص مكانيكي نانوالياف تقويت آنها با نانوذرات معدني است نانوذرات به دليل خواص ويژهاي ازجمله نسبت مساحت سطح به حجم و خواص مكانيكي باال ميتوانند خواص مكانيكي نانوالياف نظير استحكام كششي تنش در نقطه تسليم و مدول يانگ را افزايش دهند و همچنين خواصي نظير خاصيت ضد ميكروبي و كاتاليستي به نانوالياف بخشند در اين پژوهش اثر افزودن نانوذرات و نانوميلههاي سيليسيم كاربيد در دو حالت اصالحنشده و اصالحشده به نانوالياف پلي اكريلونيتريل بررسي شد براي تقويت خواص مكانيكي نانوالياف پلي اكريلونيتريل از نانوذرات و نانوميلههاي سيليسيم كاربيد استفاده شد با توجه به ماهيت معدني بودن سيليسيم كاربيد برهمكنش آنها با پلي اكريلونيتريل مناسب نيست كه با استفاده از فرآيند اصالح گروههاي هيدروكسيل بر سطح نانوذرات و نانوميلههاي سليسيم كاربيد ايجاد شد سپس نانوذرات و نانوميلههاي سيليسيم كاربيد اصالحشده و اصالحنشده در درصدهاي وزني مختلف به محلول پلي اكريلونيتريل اضافه و نانوالياف توسط فرآيند الكتروريسي توليد شدند بهمنظور بررسي فرآيند اصالح از آزمونهاي طيفسنجي مادونقرمز وزن سنجي گرمايي و آناليز عنصري استفاده شد بهمنظور بررسي اثر فرآيند اصالح بر ساختار نانوذره و نانوميله از آزمون تفرق اشعه ايكس استفاده شد همچنين بهمنظور بررسي مورفولوژي نانوذره و نانوميله سيليسيم كاربيد و نانوالياف خالص و نانوالياف تقويتشده با نانوذرات از ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده شد همچنين برهمكنش نانوالياف با نانوذرات اصالحنشده و اصالحشده توسط آزمون طيفسنجي مادونقرمز بررسي شد خواص مكانيكي اليه نانوالياف خالص پلي اكريلونيتريل و نانوالياف تقويتشده با نانوذره و نانوميله سيليسيم كاربيد توسط آزمون كشش مورد ارزيابي قرار گرفت نتايج آزمون طيفسنجي مادونقرمز نشان داد حين فرآيند اصالح گروههاي هيدروكسيل روي نانوذره و نانوميله سيليسيم كاربيد ايجاد شد همچنين نتايج آزمون وزن سنجي گرمايي نشان داد ميزان افت وزني ناشي از جدا شدن گروههاي هيدروكسيل از سطح نانوذره حدود 56 0 و براي نانوميله 2 2 است نتايج آزمون تفرق اشعه ايكس نشان داد فرآيند اصالح تأثيري بر ساختار نانوذره و نانوميله نداشته است بررسي مورفولوژي نانوالياف نشان داد با افزودن نانوذرات تا 2 درصد وزني و نانوميلهها تا 3 درصد وزني قطر نانوالياف از 042 نانومتر براي نانوالياف پلي اكريلونيتريل به 413 و 803 نانومتر افزايش يافت همچنين ارزيابيهاي خواص مكانيكي اليه نانوالياف نشان داد نانوذرات سيليسيم كاربيد تا 2 درصد وزني و نانوميلههاي سيليسيم كاربيد تا 3 درصد وزني به ترتيب 22 و 48 باعث افزايش استحكام كششي شد و پسازآن به دليل تجمع نانوذرات و نانوميلهها باعث كاهش خواص نانوالياف ميشود پس از فرآيند اصالح سطح بر روي نانوذرات و نانوميلههاي سيليسيم كاربيد نشان داد قطر نانوالياف حاوي نانوذرات اصالحشده تا 883 نانومتر و نانوالياف حاوي نانوميلههاي اصالحشده تا 243 نانومتر افزايش يافت كه اين افزايش ناشي از كاهش هدايت الكتريكي نانوذرات است بررسي خواص مكانيكي اليه نانوالياف حاوي نانوذره و نانوميله اصالحشده نشان داد استحكام كششي در نانوذرات تا 3 درصد وزني به ميزان 881 و در نانوميلهها تا 4 درصد وزني به ميزان 474 افزايش يافت نتايج آناليز آماري نشان داد اصالح سطح تأثير معناداري در بهبود خواص مكانيكي نانوالياف پلي اكريلونيتريل ايجاد كرده است كلمات كليدي نانوالياف پلي اكريلونيتريل الكتروريسي نانوذرات سيليسيم كاربيد نانوميلههاي سيليسيم كاربيد خواص مكانيكي
چكيده انگليسي :
98 Preparation and mechanical properties characterization of poly acrylonitrile Nano fibers containing modified Nano Silicon Carbide Sic rod and particle Parisa Kohansal p kohansal@ce iut ac irDegree M Sc Language FarsiSupervisor Saied Nouri Khorasani saied@cc iut ac irAbstract Using the nanofibers been attracted many attentions in myriad application Improving mechanicalproperties of the laminated composites by nanofibers been proposed and extensively investigated The most important challenges of the nanofibers are Low mechanical properties and thermal stability and swelling in the liquid and gas areas Furthermore the nanofibers are weak in the high appliedenergy Incorporating inorganic nanoparticles has been proposed to overcome aforementioned issuesdue their properties such as specific area and high mechanical properties In addition thenanoparticles are able to induce some properties i e antibacterial and catalytic properties in thenanofibers In this research the effect of incorporation unmodified and unmodified SiC nanoparticlesand nanorods was studied Due to inorganic nature of SiC nanoparticles and nanorods there is nogood interaction between organic nanofibers and inorganic nanoparticles leading to poor nanoparticledispersion Therefore the SiC nanoparticles and nanorods were chemically modified to be morecompatible with polyacrylonitrile PAN nanofibers Afterwards modified and unmodified SiCnanoparticles and nanorods were added to PAN solutions in several concentrations and thenanofibers were prepared via electrospinning technique In order to confirm the successful chemicalmodification of the SiC nanoparticles and nanorods Fourier transform infrared spectroscopy FTIR thermogravimetric analysis TGA Energy dispersive X ray spectroscopy EDX and X RayDiffraction were employed The morphology of the SiC nanoparticles and nanorods as well asmorphology of the nanofibers were investigated by scanning electron microscopy SEM and opticalmicroscopy In addition the interaction of the modified and unmodified SiC nanoparticles andnanorods was evaluated by FTIR tests The tensile tests were carried out to assess the mechanicalproperties of the prepared nanofibers The FTIR results confirmed the presence of hydroxyl groupson the surfaces of the modified SiC nanoparticles and nanorods The TGA results revealed that theamount of hydroxyl groups on the surfaces of the SiC nanoparticles and nanorods was to be 0 65 and 2 2 respectively The XRD results showed that the modification process did not changed thecrystalline structure of both SiC nanoparticles and nanorods Morphological investigations of thenanofibers showed that after incorporation 2 of SiC nanoparticles and 3 of nanorods the averagediameter of the nanofibers increased to 314 and 308 nanometer due to increasing in viscosity of thesolutions Furthermore tensile tests of the nanofiber layers revealed that incorporation 2 of SiCnanoparticles and 3 SiC nanorods led to 22 and 84 in tensile strength respectively On theother hand for modified SiC nanoparticles and nanorods addition of 3 SiC nanoparticles and 4 SiC nanorods led to increase in average diameter of nanofibers up to 378 and 342 nm respectivelywhich possibly attributed to decrease in solution conductivity due to nanoparticle modification Inaddition evaluation of the tensile properties of the nanofibers layers with modified SiC nanoparticlesand nanorods showed that the tensile strength of the nanofibers 188 and 474 improved afterincorporation of 3 modified SiC nanoparticles and 4 modified nanorods respectively Finally the statistical analyses confirmed that incorporation of modified SiC nanoparticles and nanorodssignificantly enhanced the mechanical properties of the nanofiber layers containing modifiednanoparticles and nanorods Keyword PAN nanofibers Electrospining SiC nanoparticles SiC nanorods Mechanical properties
استاد راهنما :
سعيد نوري خراساني
استاد مشاور :
رسول اسمعيلي نيسياني
استاد داور :
احمد اسدي نژاد، طيبه بهزاد
