ساخت و مشخصه‌سازي آزمايشي نانوكامپوزيت گرافن/پلي پروپيلن

Manufacturing and experimental characterization of Graphene/Polypropylene nanocomposites

نانوكامپوزيت گرافن/پلي پروپيلن، ماده نسبتا جديدي است كه خواص مكانيكي آن هنوز به طور جدي مطالعه نشده است. براي رسيدن به خواص مطلوب نانوكامپوزيت گرافن/پلي پروپيلن، توزيع يكنواخت نانوصفحات گرافن درون پلي پروپيلن داراي اهميت ويژه‌اي است. در اين تحقيق براي غلبه بر مشكل توزيع نانوذرات درون زمينه پليمري از روشي كه توسط كالايتزيدو و همكارانش براي توزيع گرافيت‌هاي ورقه ورقه شده درمحيط پلي پروپيلن ابداع گرديده، ايده گرفته شده است. در اين تحقيق پودر پلي پروپيلن توسط نانوگرافن پوشش دهي اوليه شده و سپس با انجام عمليات اختلاط ذوبي و تزريق پلاستيك، قطعه نانوكامپوزيت ساخته شده است. نانوكامپوزيت هاي گرافن/پلي پروپيلن با درصدهاي وزني 5/0، 1 و 2 گرافن، به اين روش ساخته شده و خواص كششي و ضربه اي آنها مورد بررسي قرار گرفته است. افزايش مناسب مدول يانگ، تنش تسليم و استحكام ضربه اي در درصدهاي وزني بسيار پايين گرافن بدست آمده است. نتايج نشان مي دهد كه روش پوشش-دهي اوليه پلي پروپيلن، روش مناسبي براي ساخت نانوكامپوزيت گرافن/پلي پروپيلن است كه توسط آن خواص زمينه پلي پروپيلن، افزايش مطلوبي از خود نشان مي دهد.

Graphene/Polypropylene nanocomposite is a new material and limited research is performed on mechanical properties of such material. A random distribution of the nano particles in the matrix has a special importance in having proper mechanical properties for Graphene/Polypropylene nanocomposites. To have a uniform distribution of the nano graphene in the polypropylene, a method developed by Kalaitzidou et al. for distribution of exfoliated graphite in polypropylene is used in this research. In the current paper, Polypropylene is coated with graphene and then the nanocomposite specimens are made using melt-blending and injection molding. Polypropylene reinforced with 0.5, 1.0 and 2.0 wt% graphene sheets were prepared and their tensile and impact properties are investigated. Good enhancement of Young’s modulus, yield stress and impact strength at very low graphene contents are achieved. The results indicate that the mentioned method is suitable for fabrication of graphene/polypropylene nanocomposites, which yields a proper enhancement of polypropylene properties.