بررسي خواص استحكام ضربه‌اي نانوكامپوزيت بر پايه پلي پروپيلن/ نانو صفحات گرافن/ نانورس با استفاده از روش رويه پاسخ

An investigation on the impact properties of nanocomposite based on polypropylene/ graphene nanosheets/ nano clay using response surface methodology

در اين تحقيق با استفاده از روش طراحي آزمايش، اثر هيبريدي نانو صفحات گرافن و نانو رس و سازگاركننده پلي پروپيلن پيوندي با انيدريد مالييك (PP-g-MA) بر استحكام ضربه اي نانوكامپوزيت هاي بر پايه پلي پروپيلن بررسي گرديد. طراحي آزمايش و تحليل داده هاي آزمايشگاهي با استفاده از نرم افزار ميني تب 16 و روش طراحي رويه پاسخ انجام شد. ساخت نانوكامپوزيت ها، بر اساس روش اختلاط مذاب انجام گرفت. مدل‌هاي آماري ارايه‌شده توسط روش رويه پاسخ تطابق خوبي با يافته هاي آزمايشگاهي داشتند و با توجه به مقادير R-sq و R-sq (adj) داراي اعتبار خوبي مي‌باشند. تحليل هاي آماري نشان دادند كه با افزايش درصد نانوذرات، استحكام ضربه كاهش مي يابد. ريخت شناسي تركيب ها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)انجام شد. ريزنگارها نشان دادند كه پراكندگي ذرات در درصدهاي پايين تر بهتراست. آناليز حرارتي به روش گرماسنجي روبشي تفاضلي (DSC) نشان داد كه حضور گرافن تاثير چنداني بر دماي ذوب نمونه ي مورد آزمايش ندارد، اما Tc نانوكامپوزيت را در مقايسه با پلي پروپيلن خالص، حدود 4 درصد افزايش داده است. همچنين با افزودن گرافن درجه تبلور كاهش يافت. در نانوكامپوزيت فاقد گرافن، حضور نانورس تاثيري بر دماي ذوب نداشت اما درجه تبلور، 73/10 درصد و دماي تبلور 23/2 درصد در مقايسه با پلي‌پروپيلن خالص افزايش يافت كه نشان از اثر هسته زايي نانورس دارد.

In this study, using design of experiments, the effect of hybrid graphene nanosheets and nano clay and compatibilizer maleic anhydride- grafted- polypropylene (PP-g-MA) on the impact strength polypropylene- based nanocomposites were investigated. Design of experiments and analysis of experimental data with Minitab 16 software and response surface methodology were carried out. Producing nanocomposites, based on the melt mixing was performed. Statistical models provided by response surface methodology show good agreement with experimental results and with respect to the values of R-sq and R-sq (adj) are suitable. Statistical analysis showed that by increasing the percentage of nanoparticles, impact strength decreases. Compounds morphology was performed by Scanning Electron Microscopy (SEM). Micrographs showed better dispersion of the particles at lower percentages. Thermal analysis using differential scanning calorimetry (DSC) showed that the presence of graphene has little effect on the melting temperature of the sample being tested, but Tc of nanocomposites compared with pure PP increased about 4 percent. Also, the crystallinity was reduced by adding graphene. In the non-graphene nanocomposites, the clay did not affect the melting temperature, but the crystallinity and crystallization temperature increased 10.73 % and 2.23 % respectively compared with pure PP, whichshowed nucleation effect of nano clay.