عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص الکتریکی و حرارتی کامپوزیت های پلیمری حاوی سیلیکا ایروژل
- رشته تحصیلی
- مهندسی پلیمر - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1475.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64483
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- علیرضا محرم زاده
- استاد راهنما
- سیامک مطهری مقدم, قدرت الله هاشمی مطلق
- چکیده
- پلی پروپیلن با توجه به خواص فیزیکی، مکانیکی و فرآیندی مطلوب از جمله پلیمرهایی است که تولید و مصرف بالایی دارد. با این وجود محدود بودن پایداری حرارتی و اشتعال پذیری این ماده، باعث محدودیت استفاده از آن در برخی از زمینه ها شده است. ایروژل ها مواد نانوحفره و دارای مساحت سطح بالا (m2/g1200-500)، چگالی پایین (gr/cm3 1/0- 003/0)، ثابت دی الکتریک پایین(2-1/1) و ضریب هدایت حرارتی پایین (W/m K 04/0- 013/0) هستند. به همین دلیل پتانسیل بالایی برای استفاده در زمینه های الکترونیک و مخصوصا عایق گرمایی و آتش دارند. هدف از این پروژه تلاش در جهت بهبود خواص حرارتی و اشتعال پذیری پلی پروپیلن با افزودن سیلیکا ایروژل است. در این تحقیق، ابتدا کامپوزیت پلی پروپیلن/سیلیکا ایروژل در درصدهای وزنی مختلف به روش مذاب در مخلوط کن داخلی تهیه شد. سپس مورفولوژی، خواص حرارتی، رفتار احتراق، خواص الکتریکی و همچنین خواص مکانیکی نمونه ها شناسایی و مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی از تفکیک و توزیع مناسب ذرات ایروژل در ماتریس پلی پروپیلن حکایت دارد. اندازه گیری ثابت دی الکتریک و ضریب هدایت حرارتی نمونه های کامپوزیت نشان داد. افزودن سیلیکاایروژل سبب تقویت خصوصیت عایق الکتریکی و گرمایی پلی پروپیلن شده است. نتایج آزمون های TGA و DSC نشان داد استفاده از سیلیکاایروژل باعث افزایش دمای تخریب و در نتیجه بهبود پایداری حرارتی پلی پروپیلن گردیده است. به استناد نتایج آزمون های گرماسنج مخروطی و تعیین شاخص اکسیژن، بازدارندگی شعله کامپوزیت نسبت به نمونه خالص پلی پروپیلن بهبود یافته است. همچنین نتایج آزمون های مکانیکی نشان از افزایش مدول الاستیک، سختی و دمای نقطه نرمی پلی پروپیلن حکایت داشت. با این وجود افزودن سیلیکا ایروژل سبب افت خواص کششی، کاهش ضربه پذیری و بلورینگی پلی پروپیلن شده است. به طور کلی بهبود خواص حرارتی، آتش و الکتریکی می تواند کاربردهای صنعتی پلی پروپیلن در برخی صنایع از جمله الکتریکی و عایق حرارتی را گسترش دهد.
- Abstract
- Polypropylene (PP) exhibits excellent and desirable physical, mechanical and processing properties that make it one of the largely produced and consumed polymers. However PP has some deficiencies that hinder its wide usages in various fields, such as its limited thermal stability and its flammability. Aerogels are excellent nanoporous materials with high specific surface area (500–1200 m2/g), low density (0.003–0.1 g/cm3), low dielectric constant (1.1–2.0) and low thermal conductivity (0.013–0.04 W/m k). Therefore, they have many potential applications in thermal, electronic and especially in fire insulation fields. The purpose of this study is to improve thermal insulation and fire resistance of polypropylene (PP) by adding silica aerogels. In this work, the different weight percents of PP/silica aerogel composites were prepared via melt compounding method using an internal mixer. They were characterized for thermal conductivity, combustion behavior, dielectric constant, physical mechanical properties and their morphology was investigated. The SEM images confirm the homogenous mixing of the components. The measurement of dielectric constant and thermal conductivity of samples indicated that adding silica aerogel can increase the electrical and thermal insulation of PP. TGA and DSC results show that filling the silica aerogel particle into polypropylene can increase the decomposition and melting temperature. The resultant composites displayed improved flame retardancy with a significant reduction in peak heat release rate and increase of LOI value. Also, according to mechanical analysis results, the elastic modulus, hardness and vicat softening point increased with silica aerogel content for composite. Improvement of thermal and flammability properties of polypropylene using silica aerogel is a milestone in the rise of industrial applications of PP. Keyword: Composite, Silica aerogel, Polypropylene, Thermal poroperties, Electrical properties.
