مطالعه تجربي خواص مكانيكي، رفتار حرارتي و جذب آب در نانوكامپوزيت هاي پلي پروپيلن-الياف چوب-كربنات كلسيم

Experimental studies on the mechanical properties, thermal behavior and water absorption of pp/wood fiber/CaCO3 nanocomposites

نانوكامپوزيت هايي بر پايه پلي پروپيلن-الياف چوب (با نسبت وزني 30/70 PP/WF) حاوي نانو ذرات كربنات كلسيم (5/2 تا 10 قسمت وزني) و سازگاركننده MAPP (5 قسمت وزني) با به كارگيري اكسترودر دوپيچي و قالبگيري تزريقي توليد شد. خواص مكانيكي، رفتار حرارتي، جذب آب و همچنين شكل شناسي نمونه هاي مختلف آزمايش شد. وجود نانوذرات كربنات كلسيم، جذب آب را تا حدود 60 درصد وزني كاهش مي دهد. افزودن نانوذرات كربنات كلسيم به مخلوط پلي پروپيلن- الياف چوب باعث بهبود مدول خمشي، استحكام ضربه اي و ازدياد طول تا پارگي به ترتيب به ميزان 12، 5/22 و 9 درصد مي شود. حداكثر مقدار بلورينگي، مدول و استحكام خمشي در نانوكامپوزيت چوب-پلي پروپيلن محتوي phc 5 نانو كربنات كلسيم، و حداكثر دماي بلورينگي و مقاومت ضربه اي در نانوكامپوزيت محتوي phc 5/7 نانوذرات كربنات كلسيم مشاهده شد. كاهش استحكام كششي (تا 8/8 درصد) در نانوكامپوزيت هاي PP/WF/CaCO3، به كاهش درصد بلورينگي در زمينه پليمري، و همچنين به وجود نانوذرات كربنات كلسيم در محل تماس الياف چوب و پليمر زمينه، نسبت داده شد.

Nanocomposites based on polypropylene/wood fiber (PP/WF 70/30) compound containing 2.5 to 10 phc of nano-CaCO3 and 5 phc of maleated polypropylene (MAPP) as compatibilizer were prepared by melt compounding followed by injection molding. The mechanical properties, thermal behavior, water absorption as well as morphology were characterized. The presence of nano-CaCO3 declined the amount of water absorption as high as 60 wt%. The incorporation of nano-CaCO3 into PP/WF compounds led to the 12% increment of flexural modulus, 22.5% rise in impact strength, and 9% increase in elongation at break. The maximum values of crystallinity, flexural modulus and flexural strength were achieved at 5 phc loading of nano-CaCO3, and the maximum crystallization temperature and impact strength were attained by adding 7.5 phc of nano-CaCO3. The reduction of tensile strength, as high as 8.8%, in PP/WF/CaCO3 nanocomposites was attributed to the decrease of PP crystallinity, as well as the presence of nano-CaCO3 at the PP/WF interface.