16380

16380

بررسي تأثير جايگزيني الياف PVA با ميكرو و نانو الياف سلولزي بر خواص مكانيكي كامپوزيت سيماني مهندسي شده

كارشناسي ارشد

مهندسي پليمر

اسفند ماه 1394

دكتر مسعود جمشيدي - دكتر محمد فصيحي دستجردي

شيمي

چكيده امروزه استفاده از منابع تجديد پذير براي دست يابي به الگوي توسعه¬ي پايدار در مواد ساختماني روبه گسترش مي¬باشد. يكي از مؤثرترين روش¬ها جهت كاهش اثرات محيطي ناشي از بكارگيري مواد نفتي، استفاده از الياف گياهي مي¬باشد. كامپوزيت سيماني مهندسي شده، ماده¬اي است با مقاومت و چقرمگي بالا، كه عموما از الياف PVA به عنوان تقويت كننده در آن استفاده مي¬شود. با توجه به خصوصيات منحصر به فرد اين ماده، استفاده از آن در كشور ما امري ضروري به نظر مي¬رسد. اما متأسفانه الياف PVA در ايران توليد نمي¬شود. جهت غلبه بر اين مشكل و نيز با توجه به اهميت جايگزيني الياف مصنوعي با الياف طبيعي و توليد كامپوزيت سبز، در اين پروژه از الياف طبيعي سلولز به عنوان تقويت كننده ECC استفاده شده است. براي اين منظور خمير الياف كرافت با درصدهاي حجمي مختلف(5/0، 1، 5/1 و2 درصد) در ماتريس پايه سيماني به كار برده شد. در ادامه نمونه¬هايي حاوي نانو و ميكرو الياف كرافت به صورت جداگانه و نيز هيبريد آنها با الياف PVA در نسبت¬هاي مختلف ساخته شدند. نانو و ميكرو الياف مورد استفاده در اين پروژه به روش شيميايي- مكانيكي با بهره¬گيري از پيش عمليات قليايي، هيدروليز اسيدي و عمليات فراصوت از كاغذ قهوه¬اي كرافت به دست آمد. از آناليز پراكنش ديناميكي نور(DLS) براي مشخص شدن اندازه نانوالياف به دست آمده استفاده شد. همه¬ي نمونه¬ها پس از 28 روز عمل¬آوري در آب، تحت آزمون خمش سه نقطه¬اي قرار گرفتند با توجه به نتايج به دست آمده، افزايش درصد حجمي خمير كرافت، به تغيير رفتار كامپوزيت از حالت ترد و شكننده به رفتار نرم شوندگي كششي منجر مي¬شود. همچنين كامپوزيت¬هاي ميكرو و نانو سلولزي، رفتار ترد و شكننده از خود بروز مي¬دهند. در كامپوزيتهاي هيبريدي، جايگزيني پلي وينيل الكل با ميكرو ونانو الياف، در درصد¬هاي حجمي مختلف باعث كاهش چقرمگي كامپوزيت شد. در 5/1 درصد حجمي الياف، كامپوزيت¬هاي هيبريدي استحكام اوليه بالاتري را نسبت به كامپوزيت حاوي الياف پلي وينيل الكل نشان داد. واژه‌هاي كليدي: كامپوزيت سيماني مهندسي شده، رفتار خمشي، الياف سلولزي ، روش¬هاي شيميايي- مكانيكي استخراج نانوالياف سلولزي

1395/11/03

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Nowadays the use of renewable resources to achieve the model of sustainable development for building materials is growing. One of the most effective methods for reducing environmental impact result from the use of petroleum products is the use of plant fibers. Engineered cement composite is a material with high strength an​d toughness, in which PVA fibers commenly are used as a reinforced. According to the unique characteristics of this material, it is necessary to use it in our country. Unfortunately, PVA fiber is not produced in Iran. To overcome this problem an​d also as for the importance of replacing the synthetic fibers with natural fibers an​d producing green composites, natural cellulose fibers is used as reinforcement of ECC in the project. For these purpose pulp kraft fibers with different volume percentages (0.5, 1, 1.5 an​d 2 percent) was used in cement based matrix. The following samples including of nano an​d micro pulp kraft use different ratio of individually an​d hybrid with PVA fibers were produced. All of the samples curing in 28 days in water, under test of three-point bending. Nano- an​d micro-fibers used in this project are achiaved from chemical methods including alkali treatment an​d acid hydrolysis with ultrasound mechanical treatment from brown pulp kraft. Dynamic light scattering analysis (DLS) was used to determine the size of nanofibers obtained. As for the result, increase of volume precentage of pulp kraft results to behavier change of composite az brittle from to tension softening. In hybrids composites, replace PVA with micro an​d nano in different volume precent leads to composites toughness reduction. It is show that in 1.5% volume fiber, hybrid composites are more strenghter incomparison with PVA fiber composite. Keywords: Engineered cementitious composite, Flexural behavior, cellulose fibers, Chemi-mechanical methods to extract cellulose nanofibers