بهينه سازي خواص مكانيكي فوم هاي پلي پروپيلن توليد شده با اكسترودر

Optimization of mechanical properties of PP-polymer foam fabricated via extruder

فوم هاي پلاستيكي خوب طراحي شده از نقطه نظر چگالي سلول ها و اندازه آنها ، باز يا بسته بودن و يكنواخت بودن سلول ها، در كنار داشتن امتياز هايي از قبيل مصرف مواد كمتر، ثبات ابعادي بالاتر، فرايندپذيري بهتر و كيفيت سطح مطلوبتر نسبت به پلاستيك هاي فوم نشده متناظر خود، مي توانند خواص مكانيكي و فيزيكي برتري، مانند استحكام به وزن، استحكام به ضربه، خواص حرارتي و دي الكتريكي داشته باشند. چگونگي توزيع دما در نواحي مختلف اكسترودر، كميت و كيفيت نانوذرات افزودني و چگونگي توزيع آنها در زمينه پليمر مي توانند تاثير چشمگيري در خصوصيات مكانيكي فوم هاي اكسترودر داشته باشند. در اين تحقيق با استفاده از دستگاه اكسترودر، فوم هاي ميكروسلولي پلي پروپيلن گرافت شده با مالييك انيدريد با افزودن 3، 7 و 9% وزني نانو رس اصلاح سطح شده، در سه شرايط دمايي اكسترودر توليد و اثر مواد و فرايندها در خواص مكانيكي مورد تحقيق قرار گرفت. نتايج نشان مي دهد كه افزودن نانو رس موجب بهبود خواص مكانيكي فوم پلي پروپيلن گرافت شده با مالييك انيدريد مي شود. به عنوان مثال، نتايج نشان مي دهد نمونه هاي درست شده حاوي 7% رس اصلاح شده سطحي، حدود 10 درصد مقاومت به ضربه يي بيشتري نسبت به نمونه هاي بدون نانو رس دارا مي باشند. همچنين براي همين نمونه ها افزايش حدود 5 درصدي در مدول يانگ نسبت به ساير نمونه ها ثبت شده است. همچنين بررسي هاي ريزساختاري نمونه ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي، نشان دهنده ي اين است كه افزودن نانو رس موجب يكنواخت شدن ساختار فوم و سلول هاي ريزتر مي شود. در اين تحقيق، كمترين اندازه متوسط سلولها (5/87 ميكرومتر) و پايين ترين دانسيته فوم (3/0 گرم بر سانتي متر مكعب) براي نمونه حاوي 7% رس كه در حالت كاري دو توليد شده بود ثبت گرديد.

Research subject Well-designed plastic foams, with respect to their cell density and cell size, open-or-close cells, and the cell uniformity, compared to their counterpart unfoamed plastic parts, beside of having the advantages of less material consumption, dimensional stability, better processability, and a higher surface quality, they can have superior mechanical and physical properties, including strength to weight, impact strength, thermal and dielectric properties. The temperature distribution in the different zones of the extruder, the qualities and quantities of the nanoparticle additives and their dispersion in the polymer matrix can have significant effect on the mechanical properties of the produced foams by the extruder. Research approach In this study, using an extruder, MA-g-polypropylene microcellular foams, containing 3, 7 and 9 wt% of nano-clay particles, were produced under three temperature arrangements on the extruder and the material and the processing effects on the mechanical properties were investigated. Main results The result of this investigation shows that adding of nanoclay improves the mechanical properties of MA-g-PP.s foams. As an example, the results show that the sample with 7 wt% of surface modified nanoclay, owns about 10% higher impact toughness compared to the samples produced without nanoclay. Also for the same samples a rise of about 5% was recorded in Young modulus. The microstructural studies of the produced foams by scanning electron microscope (SEM) show that adding of nanoclay can result on more foam uniformity and smaller cell size. In this study, the smallest average cell size (87.5 μm) and the lowest density (0.3 g/cm3) were recorded for a sample with 7wt% nanoclay.