15656

15656

بررسي استحكام چسبندگي در فصل مشترك پلي اتيلن/گرافن به روش

دكتري

مهندسي شيمي

دي 1394

دي 1394

دكتر محمد رضا مقبلي

دكتر سيد مجيد هاشميان زاده

چكيده با توجه به اهميت استحكام فصل مشترك بين پليمر و سطح نانو ذرات در ساخت مواد نانو مركب، مطالعه چسبندگي فصل مشترك بين پليمر و سطح نانو ذرات تقويت كننده در مقياس مولكولي از اهميت بالايي برخوردار است. در اين رساله با استفاده از شبيه سازي ديناميك مولكولي فصل مشترك بين پلي¬اتيلن (PE) به عنوان زمينه پليمري و گرافن (G) به عنوان تقويت كننده، مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا بمنظور تقويت چسبندگي فصل مشترك تأثير اصلاح سطوح گرافن، پلي اتيلن و يا هر دو سطح با استفاده از گروه¬هاي عاملي و چگالي مختلف آن ها بر كار چسبندگي ترموديناميكي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بدست آمده نشان داد كه چگالي اتمي سطوح و طبيعت برهم¬كنش فصل مشترك دو عامل مهم در كنترل ميزان چسبندگي است. براساس نتايج به دست آمده اصلاح سطح گرافن با گروه آمينو در مقايسه با ساير گروه هاي عاملي (كربوكسي، هيدروكسي و متيل)، حداكثر كار ترموديناميك چسبندگي، mJ/m2 29/2728، درفصل مشترك را فراهم آورد. از طرف ديگر استحكام چسبندگي، كار لازم براي شكست واحد سطح فصل مشترك، و عوامل مؤثر بر آن، با انجام شبيه¬سازي كشش بر فصل مشترك تعيين گرديد. در نمودارهاي تنش-جابه¬جايي بدست آمده از شبيه¬سازي كشش فصل مشترك نواحي خطي كشسان، تسليم، ناحيه پسا تسليم و در نهايت شكست فصل مشترك مشاهده شد. به منظور بررسي تأثير عامل¬دار كردن گرافن بر رفتار استحكام چسبندگي، شبيه¬سازي كشش علاوه بر فصل مشترك پلي¬اتيلن و گرافن خالص، بر فصل مشترك پلي¬اتيلن و گرافن اصلاح شده با گروه آمينو نيز انجام شد. نتايج نشان داد كه استحكام چسبندگي با عامل¬دار كردن سطح گرافن در حدود 5/1 برابرسامانه شامل گرافن خالص، بهبود يافته است. در پايان با انجام شبيه¬سازي كشش بر روي سامانه PE/G تحت سرعت¬هاي جدايش و دماي مختلف، روابط رياضي تابع اتلافي بر حسب سرعت كشش بدست آمد. نتايج نشان داد كه تابع اتلافي فصل مشترك با افزايش سرعت جدايش در دماهاي پايين¬تر و يا در محدوده دماي انتقال شيشه¬اي به شكل تابع تواني با نمايي بين 0227/0 و 256/0 تغيير مي كند. اين نتايج در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي ساير محققين (تابع تواني با نمايي در حدود 5/0 براي سامانه هاي مختلف) نشان دهنده اثري است كه توده پليمر مي تواند بر تابع اتلافي داشته باشد. همچنين، افزايش دما در همه سرعت¬هاي جدايش به علت كاهش سفتي پليمر، استحكام چسبندگي را كاهش مي¬دهد. در نهايت به منظور بررسي اثر هم زمان سرعت جدايش و دما بر چسبندگي فصل مشترك پس از تعيين مقادير عامل انتقال (Shift factor) در دما هاي مختلف، نمودار منحني شاخص (Master curve) به شكل يك تابع چند جمله اي كسري بدست آمد. واژه‌هاي كليدي: استحكام چسبندگي، فصل مشترك پلي اتيلن/گرافن ، شبيه¬سازي ديناميك مولكولي، تابع اتلافي