بررسی تجربی خواص مکانیکی کشش و ضربه در نانوکامپوزیت‌های هیبریدی پایه پلیمری به روش رویه پاسخ

در این تحقیق، خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های هیبریدی با زمینه پلیمری پلی‌پروپیلن و اتیلن‌پروپیلن‌دی‌ان‌مونومر تقویت شده با نانوصفحات‌گرافن، نانوخاک‌رس و الیاف شیشه به روش رویه پاسخ بررسی شده است. ترکیبات شامل 0، 1 و 2 درصد وزنی نانوصفحات‌گرافن0، 3 و 6 درصد وزنی نانوخاک‌رس 0، 10 و20 درصد وزنی الیاف شیشه 0، 5 و 10 درصد وزنی اتیلن‌پروپیلن‌دی‌ان‌مونومر می‌باشند که توسط یک مخلوط‌کن داخلی و یک دستگاه پرس داغ تهیه شدند. آزمون کشش برای تعیین استحکام کششی و مدول کششی و آزمون ضربه برای تعیین استحکام ضربۀ ترکیبات انجام شدند. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت مشاهدۀ نحوۀ پراکندگی ذرات نانو و الیاف شیشه در زمینۀ پلیمری استفاده شدند. نتایج نشان می دهد که نانو صفحات‌گرافن و نانو خاک ‌رس در درصدهای بالا دچار کلوخگی شده‌اند. حضور نانوصفحات‌گرافن در درصدهای وزنی پایین استحکام ضربه، استحکام کششی و مدول کششی را به ترتیب 23، 46 و 16 درصد افزایش داده است.افزودن نانورس در درصدهای وزنی پایین باعث افزایش 21% استحکام کششی و در درصدهای وزنی بالا باعث کاهش خواص مکانیکی شده است. افزودن الیاف شیشه باعث افزایش 18% و 24% استحکام ضربه و مدول کششی شده و استحکام کششی را ابتدا افزایش و سپس کاهش داده است. نتایج نشان می دهد که افزودن اتیلن‌پروپیلن‌دی‌ان‌مونومر استحکام ضربه را 57% افزایش داده در صورتیکه بر روی خواص کششی ماده تاثیر کاهشی داشته است.

experimental study of tensile and impact mechanical properties in polymer-based hybrid nanocomposites by response surface methodology

in this study, the mechanical properties of polymeric hybrid nanocomposites based polypropylene (pp) and ethylene-propylene dine monomer (epdm) reinforced with graphene nanosheets, a nano clay, and glass fiber by response surface methodology is investigated. compounds include 0, 1, and 2 wt% graphene nanosheets, 0, 3, and 6 wt% nano clay 0, 10, and 20 wt% glass fibers, and 0, 5, and 10 wt% epdm which were prepared by an internal mixer. samples for mechanical testing were made by a hot press machine. the tensile tests were performed to determine the tensile strength and tensile modulus and the impact test was performed to assess the impact strength of the compounds. sem images were also used to observe how the nanoparticles and glass fibers dispersed in the polymer. it was observed that graphene and clay nanoparticles had well dispersion at low wt% but aggregation was observed at high wt% of them. graphene nanosheets at low wt% increased impact strength, tensile strength, and tensile modulus by 23% 46%, and 16%, respectively. however, high weight percentages, it has reduced them. with addition of nanoclay at low wt% has increased the tensile strength by 21% and reduced it at high wt% and reduced impact strength and tensile modulus. with the addition of glass, fibers has increased the impact strength and tensile modulus by 18% and 24% and the tensile strength is increased at low wt% and reduced at high wt%. the addition of epdm increased the impact strength by 57% while reducing the tensile properties.