عنوان پایان‌نامه
اصلاح خواص نانوکامپوزیت اپوکسی الیاف کربن توسط نانو ذرات خاک رس- اکسید تیتانیم به منظور افزایش مقاومت در برابر تابش های یون ساز
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1054.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51673
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- مهدی خاکساری
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان
- چکیده
- در این تحقیق رزین اپوکسی به کمک نانوافزاینده های خاک¬رس و اکسید تیتانیم به روش اختلاط مستقیم اصلاح و سپس نانوکامپوزیت اپوکسی/الیاف کربن/خاک¬رس/اکسید تیتانیم با استفاده از پارچه الیاف کربن، به روش لایه¬گذاری ¬دستی تهیه و تاثیر پرتوهای یون ساز بر خواص مکانیکی آن مطالعه شده است. برای این منظور ابتدا رزین اپوکسی با نانوذرات خاک¬رس و اکسید تیتانیم در مقادیر 1، 3 و 5 درصد وزنی تقویت شده است. علاوه بر این جهت بررسی بیشتر از مخلوط دو نانوذره در نسبت های مختلف نیز جهت اصلاح رزین استفاده شده است. جهت بررسی اثرات تابش های الکترونی، رزین اپوکسی و نانوکامپوزیت اپوکسی- خاک¬رس در دزهای 100، 500 و 1000 کیلوگری در معرض تابش های الکترونی قرار گرفته¬اند. در ادامه کامپوزیت اپوکسی- الیاف¬کربن و همچنین نانوکامپوزیت آن در دزهای 100 و 500 کیلوگری پرتودهی شده¬اند. از آزمون-های پراش پرتوی ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) جهت مطالعه شکل¬شناسی، از آزمون کشش جهت بررسی خواص مکانیکی و از آزمون گرما وزن سنجی (TGA) جهت بررسی پایداری حرارتی این کامپوزیت¬ها و نانوکامپوزیت¬ها استفاده شده است. الگوی پراش پرتوی ایکس نشان می¬دهد که در یک درصد وزنی نانوخاک¬رس ساختار اکسفولیشن و در 3 و 5 درصد وزنی ساختار اینترکلیشن حاصل شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان می¬دهند که توزیع نانوذرات خاک¬رس و اکسید تیتانیم در زمین? اپوکسی به صورت تقریبا یکنواختی صورت گرفته است و هیچ گونه تجمعی در زمینه¬ی نانوکامپوزیت وجود ندارد. نتایج به دست آمده از آزمون کشش نشان می¬دهد، در تمامی دزهای تابشی، نانو ذرات از میزان تاثیر پرتو بر نانوکامپوزیت ها کاسته¬اند؛ همچنین پرتو¬دهی حتی به میزان 1000 کیلوگری افت خواص مکانیکی در نمونه¬ها ایجاد نکرده است. در اکثر نمونه ها، پرتودهی به میزان 500 کیلوگری بیشترین بهبود خواص مکانیکی را حاصل کرده است و در این دز، استحکام و مدول کششی به ترتیب برای اپوکسی 46% و 20%، نانوکامپوزیت یک درصد وزنی اپوکسی- خاک¬رس 14% و 9%، کامپوزیت اپوکسی- الیاف کربن 24% و 80% و نانوکامپوزیت اپوکسی- الیاف کربن 15% و 26% بهبود یافته است. نتایج به دست آمده از آزمون گرما¬وزن¬سنجی بر نانوکامپوزیت یک درصد وزنی اپوکسی- خاک¬رس نشان می دهد که پایداری حرارتی نانوکامپوزیت در تمامی دزهای پرتودهی بهبود یافته است و بیشترین میزان بهبود پایداری حرارتی در دز 100 کیلوگری حاصل شده که سبب افزایش دمای شروع و بیشینه¬ی تخریب به میزان 13 و 6 درجه سانتیگراد و وزن باقیمانده به میزان 4/4% شده است.
- Abstract
- In this thesis, epoxy resin was modified with nano clay and nano titanium oxide by direct mixing method. Then epoxy/clay/titanium oxide/carbon fiber nanocomposite was prepared with modified resin and carbon fabric by hand lay-up method and the effects of ionizing radiation on the mechanical properties were studied. For this, the epoxy reinforced with 1, 3 and 5% wt. clay content and the same amounts of titanium oxide. Moreover for further evaluation, the mixture of two nanoparticles in different ratios was used for modification of resin. In Order to study of electron irradiation effects, epoxy resin and epoxy/clay nanocomposites were exposed to electron beam irradiation at 100, 500 and 1000 KGy doses. The epoxy/carbon fiber composite and its nanocomposites were irradiated at 100 and 500 KGy doses. The morphology of nanocomposite was studied by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM). The mechanical properties and thermal stability of composite and nanocomposite were studied by tensile test and Thermo-gravimetric analysis (TGA). XRD patterns indicate that, in nanocomposites with 1% wt. clay content exfoliation and in nanocomposites with 3 and 5% wt. clay content intercalation were obtained. The TEM images show that the distribution of clay and titanium oxide in epoxy matrix is nearly uniform and there is no agglomeration in the nanocomposite matrix. The results of tensile tests showed that nanoparticles has been reduced the effects of irradiation in all doses. The irradiation dose even until 1000 KGy did not cause drop in the mechanical properties of samples. In most samples, irradiation at 500 KGy, have been achieved maximum improvement in mechanical properties. In this dose, tensile strength and tensile modulus have improved respectively 46% and 20% for epoxy, 14% and 9% for epoxy/clay nanocomposite, 24% and 80% for epoxy/carbon fabric composite and epoxy /carbon fabric nanocomposite 15 % and 26%. The results of TGA on the nanocomposite with 1% clay content shows, thermal stability of nanocomposite has improved in all irradiation doses. Most improvement in thermal stability was achieved at 100 KGy irradiation dose, which increased the onset temperature and maximum degradation temperature, 6 and 13 ° C respectively and residual weight increased 4/4%.
