بررسي تجربي خواص مكانيكي نانوكامپوزيت‌هاي پليمري تزريقي حاوي نانولوله‌هاي كربني چند ديواره بر پايه‌ي طراحي آزمايش‌ها

Experimental investigation of mechanical properties of injected polymeric nanocomposites containing multi walled carbon nanotubes according to design of experiments

در تحقيق حاضر به بررسي استحكام كششي و سختي نانوكامپوزيت‌هاي پايه پليمري حاوي نانولوله‌هاي كربني چند ديواره پرداخته شده است. به اين منظور، پليمر پلي‌آميد 6 و نانولوله‌هاي كربني چند ديواره در درصدهاي وزني مختلف به‌ روش ذوبي در دستگاه اكسترودر دو ماردونه با هم اختلاط پيدا كردند. به‌منظور بررسي تاثير افزودن نانولوله‌هاي كربني چند ديواره و شرايط فرآيندي تزريق بر استحكام كششي و سختي، نمونه‌ها در درصدهاي وزني مختلف نانولوله كربني شامل 0، 5/0، 1 و 5/1 درصد و شرايط فرآيندي مختلف شامل فشار تزريق و دماي تزريق بر پايه‌ي طراحي آزمايش‌ها به روش تاگوچي، قالب‌گيري شدند. نمونه‌ها پس از قالب‌گيري تزريقي، تحت آزمايش كشش و سختي قرار گرفتند. مطابق نتايج به‌دست آمده از آناليز سيگنال به نويز، درصد وزني نانولوله‌هاي كربني موثرترين پارامتر بر استحكام كششي و سختي نمونه‌هاي نانوكامپوزيتي مي‌باشد. نتايج همچنين نشان داد كه با افزودن 1% وزني نانولوله كربني، استحكام كششي نمونه‌ها تقريبا به ميزان 31% و با افزودن 5/1% وزني نانولوله كربني، سختي به ميزان 15% بهبود يافت. نتايج آناليز واريانس داده‌ها نشان داد كه درصد وزني نانولوله كربني با 68% و 76% تاثيرگذاري به ترتيب روي داده‌هاي استحكام كششي و سختي، موثرتر از شرايط فرآيندي مي‌باشد.

In present study, the tensile strength and hardness of polymeric nanocomposites containing multi walled carbon nanotubes (MWCNT) are investigated. For this purpose, polyamide 6 and MWCNTs in various weight percentages are melt compounded using a twin screw extruder. To investigate the influence of MWCNTs and injection molding processing parameters on tensile strength and hardness, the sles in various MWCNT contents including 0, 0.5, 1 and 1.5 weight percentages and under different processing parameters including holding pressure and injection temperature, are injection molded according to Taguchi design of experiments. According to the results of signal to noise (S/N) ratio, the weight percentage of MWCNT is the most effective parameter on the tensile strength and hardness of sles. Also, the results indicate that by adding 1 wt% of MWCNT, the tensile strength of sles increased almost 31% and by addition of 1.5 wt% MWCNT, the hardness increased about 15%. Furthermore The results of analysis of variance (ANOVA) indicates that wt% of MWCNT with 68% and 76% contribution percentage on tensile strength and hardness of sles, are the  most effective processing parameters, respectively.