ريزساختار و خواص مكانيكي و گرمايي زيست‌نانوكامپوزيت‌هاي بر‌ پايه پلي‌(لاكتيك‌ اسيد)-پلي‌كاپرولاكتون-گرافن

فرضيه: پلي(‌لاكتيك ‌اسيد) (PLA) در ميان انواع زيست‌پلاستيك‌ها با‌ توجه به برخورداري از خواص مطلوب شامل استحكام كششي و مدول كشساني (سفتي) زياد، قابليت رقابت با پليمرهاي پايه‌نفتي را دارد. از معايب اصلي اين زيست‌پليمر شكنندگي در برخي كاربردهاي عملي مانند بسته‌بندي و نساجي است كه استفاده از آن را محدود كرده است. يكي ‌از راه‌هاي برقراري توازن بين سفتي و چقرمگي پلي(لاكتيك اسيد)، آميخته‌سازي آن با زيست‌پلاستيك‌هاي انعطاف‌پذير مانند پلي‌كاپروكاپتون‌ها (PCL) و افزودن نانوذراتي مانند گرافن است.روش‌ها: در اين مطالعه، نانوكامپوزيت‌هايي بر ‌پايه پلي(‌لاكتيك ‌اسيد)-پلي‌كاپرولاكتون-گرافن طي فرايند اختلاط مذاب با مخلوط‌كن ‌داخلي با روش خوراك‌دهي مستقيم تهيه شدند. در همه نمونه‌ها نسبت وزني فاز پراكنده پلي‌كاپرولاكتون به فاز ماتريس پلي(‌لاكتيك ‌اسيد) 30 به 70 انتخاب شد و از سه درصد وزني مختلف نانو‌گرافن (0.5، 1 و 2) استفاده شد. در ‌نهايت، براي بررسي ريزساختار، شكل‌شناسي، خواص مكانيكي و گرمايي به‌ترتيب از آزمون‌هاي رئومتري (RMS)، طيف‌سنجي مكانيكي پويشي، پراش پرتو X، ميكروسكوپي الكتروني پويشي (SEM)، كشش و گرماسنجي پويشي تفاضلي (DSC) استفاده شد.يافته‌ها: نتايج پراش پرتو X نشان داد، نانوذرات‌ گرافن داراي پخش‌شدگي مناسبي درون ماتريس پليمري هستند. تصاوير SEM نيز نشان داد، افزودن نانوذرات گرافن به نمونه PLA/PCL به كاهش اندازه قطره‌هاي PCL منجر شده است. نتايج آزمون گران‌روكشساني مذاب خطي نشان داد، مدول ذخيره و گران‌روي مختلط در بسامد 0.1 براي نمونه PLA/PCL داراي %2 وزني نانوذره گرافن به‌ترتيب به‌مقدار 200 و %400 بيشتر از نمونه پُرنشده است كه حاكي از تشكيل شبكه سه‌بعدي و پراكنش مناسب نانوذره در ماتريس پليمر است. نتايج آزمون كشش نشان داد، با افزودن %2 وزني نانوذره گرافن به نمونه PLA/PCL مدول كشساني، استحكام كششي و كرنش در شكست به‌ترتيب 126.63، 80.48 و %97.36 افزايش يافته است. نتايج آزمون گرمايي نيز نشان داد، افزودن نانوگرافن و نيز PCL به پليمر PLA سبب اثر هسته‌زايي و ايجاد مراكز هسته‌گذاري فعال مي‌شود و درصد بلورينگي فاز PLA افزايش مي‌يابد. اما، اثرگذاري PCL در اين پژوهش در اين زمينه مشهودتر از نانوگرافن بود.