عنوان پایان‌نامه
بررسی عملکرد نانو گرافیت به عنوان پایدار کننده نوری در ماتریس پلی الفینی و تاثیر آن بر خواص مکانیکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1241.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56871
- تاریخ دفاع
- ۰۴ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- مهدی صفائیان
- استاد راهنما
- قدرت الله هاشمی مطلق
- چکیده
- در این پایان نامه، اثر گرافیت انبساط یافته بر پایداری نوری پلی¬اتیلن بعنوان یکی از پرمصرف ترین پلیمرها در صنایع گوناگون، مورد بررسی قرار گرفته است. نانو کامپوزیت پلی¬اتیلن با مقادیر مختلف گرافیت انبساط یافته به مقدار 5/1% ، 5/3% و 5% وزنی به روش اختلاط مذاب تهیه و سپس نمونه ها به روش قالب گیری فشاری آماده شده¬اند. برای مقایسه، نمونه ای با 5/2% وزنی دوده نیز تهیه و یک گرید تجاری پلی اتیلن مشکی حاوی 2% تا 5/2% دوده نیز خریداری و مورد بررسی قرار گرفتند. برای اعمال تخریب نوری نمونه¬ها از یک کابین مجهز به تابش نور ماورا¬بنفش، و برای افزایش سرعت تخریب، از دمای 80 درجه سانتیگراد استفاده شد. برای مطالعه میزان تخریب نمونه ها، آزمون¬های کشش، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه و درصد ژل انجام گرفت. همچنین برای بررسی تغییرات ر¬ئولوژیکی در اثر تخریب و افزودن گرافیت انبساط یافته به ماتریس پلیمری، از آزمون رئولوژی طیف سنجی مکانیکی استفاده شد. نتایج آزمون کشش، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه و درصد ژل، در مجموع نشان دهنده¬ی بهبود خواص و پایداری مناسب¬تر پلی اتیلن حاوی گرافیت انبساط یافته نسبت به پلی اتیلن خالص بودند. پلی اتیلن حاوی 5/3% گرافیت انبساط یافته بیشترین پایداری نوری را در بین غلظت های بررسی شده نشان داد اما همچنان میزان پایداری نوری بدست آمده آن کمتر از گرید تجاری پلی اتیلن مشکی بود. بر اساس نتایج آزمون طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه، میزان افزایش مقدار گروه¬های کربونیل بر اثر تابش نور ماورا¬بنفش برای نمونه¬های دارای گرافیت انبساط یافته در مقایسه با نمونه¬ی پلی اتیلن خالص کمتر و در بین نمونه¬های دارای گرافیت انبساط یافته، نمونه دارای 5% گرافیت انبساط یافته کمترین میزان افزایش مقدار گروه¬های کربونیل را حتی نسبت به گرید تجاری مشکی پلی اتیلن نشان داد. نتایج آزمون درصد ژل نشان داد که میزان افزایش پیوند¬های عرضی ایجاد شده در اثر تابش نور ماورا¬بنفش برای پلی اتیلن خالص نسبت به نمونه دارای گرافیت انبساط یافته بیشتر است. در گرید تجاری پلی اتیلن مشکی پیوند عرضی قابل توجهی تشکیل نشده اما از آنجا که تخریب این نمونه بر اساس آزمون طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه به اثبات رسید، می توان گفت که مکانیسم تخریب آن به گونه ای بوده که منجر به ایجاد پیوندهای عرضی نشده است. نتایج آزمون رئولوژیکی هم تایید کننده نتایج آزمون درصد ژل بوده و بر عدم ایجاد پیوندهای عرضی با تابش نور ماورا¬بنفش در نمونه تجاری مشکی پلی اتیلن صحه گذاشت. به علاوه پیوندهای عرضی ایجاد شده در پلی اتیلن خالص، بیشتر از پلی اتیلن دارای گرافیت انبساط یافته بوده است.
- Abstract
- The effect of expanded graphite (EG) on UV stability for HDPE, as one of the most popular polymers, has been investigated. HDPE/EG nano composites containing 1.5%, 3.5%, 5% wt of expanded graphite were prepared by melt mixing and formed into sheets by compression molding. A 2.5% wt carbon black (CB) compound was similarly prepared and an industrial grade HDPE/CB compound containing 2-2.5% wt carbon black was purchased and they were used for comparison. To study light degradation, the samples were exposed to UV light in a cabin at 80 °C. To study the state of degradation, FTIR analysis, tensile test, gel content measurements and rheometery mechanical spectroscopy were performed on the samples. Tests results showed that using expanded graphite can enhance the UV stability of HDPE as compared to that for neat HDPE. The highest UV stability was observed for the HDPE/EG compounds at 3.5% wt EG however it was lower than that for the industrial grade HDPE/CB. Accourding to the FTIR results, the increase in carbonyle groups by UV radiation was lower for expanded graphite composites than neat HDPE while HDPE/EG(5%wt) had lowest carbonyle group even lower than that for the industrial grade HDPE/CB compound. The gel content results showed that cross linking induced by UV radiation in neat HDPE was much more than that in HDPE/EG composites. Industrial garde HDPE/CB compound showed negligible gel content and consequently no significant cross-linking. Since FTIR analysis showed evidence of degradation in the industrial grade HDPE/CB compound, it can be suggested that the mechanism for degradation is not cross-linking for this compound. Dynamic rheometery approved the gel content results and showed that there is no significant cross-linking by UV radiation for the industrial grade HDPE/CB compound while it occurs in the neat HDPE more than that in the HDPE/EG composites.
