دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی شیمی ، نفت و گاز

مهندس حامد محمّدی، دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی ، سه شنبه بیست و هشتم فروردین ماه 1397، از رساله خود با عنوان «نانوکامپوزیت‌های هیبریدی پلی‌پروپیلن ˗ رس (میکا)،اثر برهم‌کنش ذره˗زمینه بر رفتار بلورینگی و خواص مکانیکی» با راهنمایی دکتر محمّدرضا مقبلی دفاع خواهد نمود .

چکیده:
در این رساله، نانوذرات میکا با نسبت منظر بالا به عنوان تقویت‌کننده پلی‌پروپیلن جهت بهبود خواص مکانیکی آن استفاده شد. برای این منظور، میکا با استفاده از اصلاح‌کننده‌ی دی استون آکریل آمید، اصلاح ‌شد تا اثر متقابل صفحات سیلیکاتی میکا با زمینه‌ی پلیمری را افزایش دهد. الگوهای پراش اشعه ایکس نشان‌دهنده‌ی نفوذ مولکول‌های اصلاح‌کننده به داخل گالری میکا است. سپس سازگارکننده‌ی پلی‌پروپیلن پیوندخورده به مالئیک ‌‌انیدرید بر سطح میکای اصلاح‎شده‌ (OMM) در دماهای مختلف، 100، 120 و 130 درجه سانتیگراد پیوند زده شد. طیف‌ سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه برای توصیف OMM و میکای اصلاح‌شده و پیوندخورده‌ (OMGM) مورد استفاده قرار گرفت. از مقادیر مختلف نانوذرات OMGM، صفر تا 3 درصد وزنی، بمنظور تقویت خواص مکانیکی پلی‌پروپیلن استفاده شد. اثر مقدار OMGM بر روی رفتار بلورینگی و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های تهیه شده در یک دستگاه مخلوط‌‌‌کن داخلی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت حاوی 1 درصد وزنی OMGM تهیه شده در دمای پیوندی 120 درجه سانتیگراد، مقاومت کششی، استحکام ضربه و پارامتر چقرمگی شکست (KIC)، را به ترتیب به میزان 12، 58 و 5 درصد نسبت به نمونه‌ی خالص افزایش داد. بمنظور بررسی اثر نسبت منظر صفحات سیلیکاتی از نانوذرات با نسبت منظر کمتر، Cloisite15A (C15A) بهمراه نانوذرات OMGM با نسبت منظر بالا استفاده شد. برای این منظور مقادیر مختلف C15A، صفر تا 3 درصد وزنی، به نانوکامپوزیت حاوی OMGM با بالاترین خواص در فرآیند اختلاط اضافه شد و اثر مقدار آن بر رفتار بلورینگی و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های هیبریدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد 5/0 درصد وزنی C15A و 1 درصد وزنی OMGM، مقاومت در برابر ضربه، چقرمگی شکست و مدول یانگ را به ترتیب 68، 2/6 و 12 درصد در مقایسه با پلی‌پروپیلن خالص افزایش می‌دهد. علاوه بر این، مدول الاستیک و تنش تسلیم به ترتیب 12 و 5/14 درصد افزایش یافت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری پراکندگی به نسبت خوب صفحات سیلیکاتی را در نانوکامپوزیت هیبرید نشان داد، در مقابل افزایش بیشتر مقدار نانوذرات سبب تجمع ذرات و کاهش مقاومت در برابر ضربه گردید. همچنین اثر حضور ذرات الاستومری کوپلیمر اتیلن -1-بوتن (EBR) در نانوکامپوزیت‌ هیبریدی حاوی 1 درصد وزنی OMGM و 5/0 درصد وزنی C15A مورد بررسی قرار گرفت. اثر مقدار EBR بر رفتار بلورینگی و خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. حضور ذرات EBR تأثیر چندانی بر دمای ذوب و بلورینگی نانوکامپوزیت‌های هیبریدی نشان نداد. افزودن EBR به پلی‌پروپین خالص افزایش قابل توجه ضربه‌پذیری و کاهش مدول یانگ را بهمراه داشت، اما افزودن 7 درصد وزنی EBR به نانوکامپوزیت هیبریدی حاوی 1 و 5/0 درصد وزنی از OMGM و C15A بدون کاهش محسوسی در مدول یانگ، مقاومت ضربه را 30 درصد افزایش داد.

واژه‌های کلیدی: پلی‌پروپیلن، OMGM، C15A، خواص مکانیکی، رفتار بلوری.