مقايسه مدول الاستيك حاصل از نانوسختي سنجي با ميكروسكوپ نيروي اتمي و آزمون كشش نانوكامپوزيت‌هاي نانوسلولز/پلي‌لاكتيك اسيد

The comparison of nanocellulose/PLA nanocomposites elastic modulus obtained by nanoindentation and tensile test

در اين تحقيق، مدول الاستيك نانوكامپوزيت هاي نانوسلولز/پلي لاكتيك اسيد به دست آمده توسط دو روش آزمون كشش استاندارد (ASTM) و آزمون نانوسختي سنجي با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي مورد بررسي قرار گرفت. نانوسلولز به كار رفته، با استفاده از روش مكانيكي از الياف لينتر پنبه تهيه گرديد و به نسبت وزني 3 و 5% به دو روش افزودن مستقيم و تكنيك مستربچ مورد استفاده قرار گرفت. سپس ويژگي -هاي كششي نانوكامپوزيت هاي ساخته شده با استفاده از مستربچ و بدون آن، مطالعه گرديد. نتايج آزمون كشش نشان داد كه استفاده از مستربچ، سبب بهبود مدول كششي، استحكام كششي و كرنش در شكست خواهد شد. همچنين افزايش نانوسلولز از 3 به 5% در نانوكامپوزيت-هاي حاوي مستربچ، سبب افزايش استحكام كششي و كرنش در شكست گرديد. اما افزايش نانوسلولز در نانوكامپوزيت هاي بدون استفاده از مستربچ، تاثير معني داري روي بهبود اين ويژگي ها نداشته است. نتايج آزمون نانوسختي سنجي با ميكروسكوپ نيروي اتمي نيز روند مشابه آزمون كشش را نشان دادند كه بر اين اساس، استفاده از مستربچ در نانوكامپوزيت ها سبب افزايش مدول الاستيك گرديده است. سپس نتايج مربوط به اين دو آزمون مورد مقايسه قرار گرفت و نتايج نشان داد كه مدول به دست آمده از آزمون كشش استاندارد در مقايسه با نانوسختي سنجي، مقادير كمتري را دارا هستند.

In this paper, the elastic modulus of nanocellulose/PLA nanocomposites obtained by the two methods including nanoindentation and tensile tests were analyzed. Nanocellulose was extracted by Mechanical method from linter pulp fiber. Amount of usage of nanocellulose was 3 and 5% wt , and masterbatch technique was used for improving nanoparticles distribution in polymer matrix. Then the mechanical properties of nanocomposites with and without this technique were studied. Tensile test was performed in accordance with the standard method, and the atomic force microscope in peak force tapping mode was used for nanoindentation. Tensile test results showed that the use of masterbatch improves tensile modulus, tensile strength and strain at break. Also, by increasing nanocellulose percentage from 3 to 5% in nanocomposite with master batch, the tensile strength and strain at break increased. But this increase had no significant effect on tensile properties of nanocomposite without masterbatch. A similar trend of strength test results was observed in nanoindentation results. Based on this result, use of masterbatch in nanocomposite caused the increase in elastic modulus. The results of these two analyses were compared and tensile test showed lower modulus value than nanoindentation.