بررسي تاثير گرافن بر خواص مكانيكي و بلورينگي كامپوزيتهاي پلي پروپيلن/الياف شيشه كوتاه

Investigation of the Effect of Graphene on the Mechanical Properties and Crystallinity of Composites of Polypropylene/short Glass Fiber

در تحقيق حاضر، خواص مكانيكي و گرمايي نانوكامپوزيت­هاي سه­تايي پلي­ پروپيلن، الياف شيشه كوتاه و نانو صفحات­ گرافن مورد بررسي قرار گرفته است. گروه‌هاي مختلف تركيبات شامل 10، 20 و 30 درصد وزني الياف شيشه و همچنين 0، 1 و 2 درصد وزني گرافن توسط يك مخلوط­ كن داخلي تهيه شدند. سپس نمونه­ هاي استاندارد آزمون كشش و ضربه با استفاده از دستگاه پخت به دست آمدند. براي تعيين خواص مكانيكي، از آزمون كشش تك محوري و آزمون ضربه شارپي و براي تعيين دماهاي ذوب و تبلور و درصد بلورينگي از آزمون گرماسنجي روبشي تفاضلي (DSC) استفاده شد. همچنين ريزساختار نمونه­ ها به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) مطالعه شد. تصاوير SEM به دست آمده نشان دادند كه حضور گرافن باعث بهبود چسبندگي بين الياف و زمينه شده است. مشاهده شد كه نمونه­ هاي با الياف شيشه بيشتر، مدول الاستيك و استحكام ضربه بالاتري دارند و حضور گرافن در تركيب نمونه­ هاي با الياف شيشه 10% و 20% وزني، باعث افزايش مدول مي­ شود. استفاده از 1% وزني گرافن باعث افزايش استحكام كششي و ضربه و درصد ازدياد طول تا شكست شد، در حالي كه حضور 2% وزني گرافن كاهش استحكام و ازدياد طول را در پي داشت. نتايج آزمون DSC نشان داد كه افزودن گرافن به تركيب پلي­ پروپيلن با 10% الياف شيشه، باعث افزايش دماي تبلور مي ­شود. همچنين حضور 1% گرافن، درجه بلور ينگي را كاهش داد.

In this work, mechanical and thermal properties of ternary nanocomposites based on the polypropylene/short glass fiber/graphene nanoplatelets have been studied. The different groups of composites were produced using an internal mixer machine including 10, 20, 30 Wt.% of glass fiber and 0, 1, 2 Wt.% of exfoliated graphene nanoplatelets (xGnP). Then, standard specimens of tensile and impact tests were obtained by pressing. To investigate mechanical properties, we used uniaxial tensile test and charpy impact test. Also the melting, crystallinity temperatures and degree of crystallinity DSC test was performed. As well as morphology of samples was that applied by SEM. SEM images showed, that graphene presence has been improved fiber-matrix adhesion. The results showed that samples with much glass fiber have higher modulus and impact strength. Using graphene in samples with 10% and 20% glass fiber increase modulus. The use of 1% nano-graphene enhances tensile and impact strength and elongation, whereas presence of 2% graphene reduce strength and elongation. The DSC results showed that addition of xGnP to reinforced polypropylene with 10% glass fiber increases the crystallization temperature. Moreover presence of 1% graphene reduces the degree of crystallinity.