مطالعه ی رفتار مکانیکی و شکل شناسی نانو کامپوزیت های abs/tpu/cnt

پلیمر اکریلونیترایل بوتادین استایرن (abs)از خواص مکانیکی نسبتاً خوبی برخوردار است، اما جریان پذیری ذوب پائین آن، امکان قالبگیری تزریقی قطعات نازک را محدود می کند. در این تحقیق، آمیخته‌های پلیمری اکریلونیترایل بوتادین استایرنپلی یورتان گرمانرم (abs/tpu) و نمونه‌های نانوکامپوزیتی بر پایه آمیخته پلیمری abs/tpu حاوی نانولوله‌های کربنی چند دیواره (mwcnt) با استفاده از اکسترودر دو مارپیچه و قالب‌گیری تزریقی تولید شد. شکل شناسی مقاطع شکست نمونه‌ها با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی مطالعه شد. خواص کششی، خمشی و ضربه‌ای و نیز جریان پذیری مذاب برای نمونه‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. افزودن tpu به abs، نمایه جریان مذاب (mfi) را تا حد زیادی افزایش داد، اما باعث افت خواص مکانیکی شد. وجود نانولوله‌های کربنی درآمیخته abs/tpu باعث بهبود خواص مکانیکی و توسعه تغییر شکل پلاستیک در سطوح شکست نمونه‌ها شد. بیشترین استحکام کششی و خمشی به ترتیب در نانوکامپوزیت های حاوی 0.3 و 0.5 درصد وزنی cnt مشاهده شد. استحکام ضربه ای شکاف دار در نمونه محتوی 0.1 درصد وزنی cnt، یک افزایش حدود 95 درصدی نسبت به آمیخته های abs/tpu را نشان داد. شرایط مناسب پخش نانولوله های کربنی و چسبندگی آنها به زمینه پلیمری به عنوان مهمترین عوامل اثر گذار در بهبود خواص مکانیکی شناخته شد.

Study on the mechanical behavior and morphology of ABS/TPU/CNT nanocomposites

Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) has comparatively good mechanical properties, but its low fluidity limits the injection molding of thin parts. In this research, acrylonitrile butadiene styrene/thermoplastic polyurethane (ABS/TPU) blends and ABS/TPU nanocomposites containing multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) were produced by employing a twinscrew extruder and injection molding. The morphology of fracture surfaces was studied by scanning electron microscopy. The tensile, flexural and impact properties as well as melt fluidity of different specimens were evaluated. The addition of TPU to ABS substantially increased the melt flow index (MFI), but decreased the mechanical properties. The presence of carbon nanotubes in ABS/TPU blend improved mechanical properties and expanded the plastic deformation of fractured surfaces. The maximum tensile and flexural strengths were obtained by applying 0.3 and 0.5 wt.% MWCNT, respectively. The notched impact strength in nanocomposite containing 0.1 wt.% CNT showed about 95% increase in comparison with ABS/TPU blends. The appropriate dispersion of carbon nanotubes and their adhesion to polymer matrix were considered as the most important factors in improving mechanical properties.