بررسی تجربی خواص فوم‌های نانوکامپوزیت پلیمری حاوی نانولوله‌های کربنی چند دیواره توسط روش تاگوچی

در پژوهش حاضر، خواص فوم‌های نانوکامپوزیت پلیمری با مقادیر مختلف نانولوله‌ کربنی چند دیواره و تحت شرایط فرآیندی مختلف بررسی شده است. به این منظور پلیمر پلی‌آمید6 به‌عنوان فاز زمینه انتخاب شد و با نانولوله‌های کربنی چند دیواره توسط دستگاه اکسترودر دو ماردونه در درصدهای وزنی نانولوله کربنی شامل 0، 5/0، 1 و 5/1، اختلاط ذوبی شد. سپس نانوکامپوزیت‌های تولید شده توسط عامل فوم‌زای آزودی‌کربنامید در دستگاه تزریق بر پایه طراحی آزمایش‌ها به‌روش تاگوچی مطابق آرایه متعامد l16 فوم شدند. تاثیر درصد وزنی نانولوله‌های کربنی و شرایط فرآیندی شامل فشار نگهداری و زمان اعمال فشار نگهداری هر کدام در چهار سطح مختلف، بر خواص مکانیکی و ساختاری نمونه‌های فوم نانوکامپوزیت بررسی شده است. استحکام کششی ویژه به‌عنوان خاصیت مکانیکی بررسی شد و برای بررسی خواص ساختاری، نمونه‌ها تحت آزمایش sem قرار گرفتند که تصاویر مربوط به این تست نشان داد که ساختار میکروسلولی بسیار مناسبی حاصل شده است. مطابق نتایج آنالیز سیگنال به نویز، درصد وزنی نانولوله کربنی موثرترین پارامتر روی استحکام کششی ویژه و خواص ساختاری نمونه‌های فوم نانوکامپوزیتی می‌باشد. نتایج نشان داد که با افزودن 1% وزنی نانولوله کربنی، استحکام کششی ویژه نمونه‌ها به میزان 147% بهبود یافت. همچنین با افزودن نانولوله‌های کربنی، چگالی سلولی افزایش و متوسط اندازه سلولی کاهش یافت که به معنی دست‌یابی به شرایط بهینه برای تولید فوم می‌باشد.

Experimental investigation of properties of polymeric nanocomposite foams containing multi-walled carbon nanotubes using Taguchi method

In the present study, the properties of polymeric nanocomposite foams investigated in variant multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) content and under various processing parameters. For this purpose, polyamide 6 (PA6) selected as matrix and melt compounded with MWCNT in variant weight percentages (i.e. 0, 0.5, 1 and 1.5%) using a twinscrew extruder. Then, the prepared nanocomposites were foamed using Azodicarbonamide as blowing agent by injection molding machine based on Design of Experiments (DOE) using Taguchi method according to L16 orthogonal array. Influence of weight percentage of MWCNTs and injection molding processing parameters including holding pressure and holding pressure time (all in four levels) investigated on mechanical and structural properties of nanocomposite foam sles. Specific tensile strength investigated as mechanical property and for investigation of structural properties of nanocomposite foam sles, SEM test has been done that the results of this test showed that a well microcellular structure achieved. According to the results of signal to noise ratio (S/N) weight percentage of MWCNTs is the most effective parameter on specific tensile strength and structural properties of nanocomposite foam sles. The results demonstrated that by adding 1 wt% of MWCNTs, specific tensile strength of sles increased about 147%. Also, the results indicated that by addition of MWCNTs, cell density increased and mean cell size decreased that means providing optimal conditions for foaming.