17186

17186

بهبود چسبندگي پلي اتيلن - فلز با استفاده از كوپليمر هاي اتيلني اصلاح شده

كارشناسي ارشد

مهندسي پليمر

فروردين ماه 1396

دكتر محمدرضا مقبلي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين مطالعه، هيدروليز كوپليمر اتيلن وينيل استات ( EVA ) با درصد هاي مختلف جهت استفاده به عنوان يك واسطه چسبي بين فلز و پلي اتيلن مورد بررسي قرار گرفت. اثر هيدروليز روي بلورينگي كوپليمر ها توسط آزمون DSC، يك افزايش دماي ذوب و آنتالپي بلورينگي از OC 9/88 به OC 5/102 و از 39/92 به J g-1 16/145 به ترتيب براي نمونه هاي اصلاح شده نسبت به نمونه خالص نشان داد. همچنين شناسايي تركيب و محاسبه درصد هيدروليز كوپليمر توسط آزمون هاي FTIR و H NMR مورد بررسي قرار گرفت. اثر هيدروليز كوپليمر بر روي تر شوندگي كوپليمر ها توسط آزمون زاويه تماس قطره انجام شد. زاويه تماس قطره مايع قطبي از 4/80 درجه براي نمونه EVA به 57 درجه براي نمونه اصلاح شده با 5 درصد عامل هيدروليز كننده ( EVA5%H ) كاهش يافت؛ انرژي هاي بين سطحي نمونه هاي فيلم با فلز و ورق پلي اتيلني توسط همين آزمون محاسبه شدند. علاوه بر آناليز هاي تعيين مشخصات فيلم هاي تهيه شده، آزمون هاي كششي مكانيكي نيز براي سنجش مقدار چسبندگي فيلم هاي چسبي و همچنين استحكام كششي فيلم ها انجام شدند. به اين ترتيب، مقدار نيرو در آزمون استحكام برشي يك رشد حدودا سه برابري داشت و از kN/m2 79/270 براي اتيلن وينيل استات خالص، به kN/m2 24/724 براي نمونه اصلاح شده EVA5%H رسيد. همچنين نيروي لازم براي آزمون پوست كني فلز از N.m-1 47/20 براي نمونه EVA خالص به N.m-1 39/850 براي نمونه EVA5%H افزايش، و براي آزمون پوست كني پلي اتيلن از kN.m-1 32/6 براي نمونه EVA خالص به kN.m-1 36/1 براي نمونه EVA5%H كاهش يافت. اثر هيدروليز بر رشد ترك با استفاده از آزمون گوه انجام گرفت و مشاهده شد كه انرژي چسبندگي از مقدار J/m2 1/35 در نمونه EVA به J/m2 5/202 در نمونه EVA5%H ارتقاء يافت. نتايج حاصل از آزمون فيلم هاي تهيه شده از كوپليمر EVA و نمونه هاي اصلاح شده آن نشان داد كه با افزايش حضور گروه هاي OH به جاي گروه هاي استاتي، مدول يانگ يك رشد حدودا 4 برابري داشته، ولي استحكام كششي از مقدار kPa 87/5 در نمونه EVA به kPa 01/5 در نمونه EVA5%H كاهش يافته است. در ادامه كار، براي قطبي تر كردن كوپليمرهاي EVA هيدروليز شده، مطالعاتي در موضوع اعمال گروه هاي ايزوسياناتي و آميني بر روي آن ها انجام شد. به اين ترتيب كه يك مقدار گرم ثابت از ماده PMDI به كوپليمر هاي هيدروليز شده با درصد هاي مختلف اضافه شد و نتايج حاصل از آزمون هاي FTIR، زاويه تماس قطره، استحكام برشي و استحكام كششي فيلم براي اين نمونه ها مورد بررسي قرار گرفت. آناليز FTIR حضور گروه هاي آميني و ايزوسياناتي در تركيب نمونه ها را نشان داد. براي اين نمونه ها افزايش قابل توجه استحكام برشي براي نمونه ها با مقدار هيدروليز كمتر بدست آمد. به گونه اي كه مقدار استحكام برشي براي نمونه EVA1%HN، مقدار kN/m2 98/555 بدست آمد كه اين مقدار براي نمونه EVA1%H، kN/m2 39/296 بود.

1396/02/06

4/15/2022 12:00:00 AM

In this study, hydrolysis of ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) with different percentage for use as an adhesive interface between the metal an​d polyethylene was investigated. Hydrolysis effect on copolymer crystallinity by DSC, showed an increase in melting temperature an​d crystallization enthalpy of 88.9 OC to 102.5 OC an​d 92.39 to 145.16 J g-1 Respectively, for modified sample relative to the pure EVA. Also identification of composition an​d calculation of the percentage of hydrolyzed copolymer were eva​luated by FTIR an​d H NMR tests. The effect of copolymer Hydrolysis on copolymer wetting conducted by contact angle test. Polar liquid drop contact angle decrease from 80.4 to 57 degree for modified sample with 5% of hydrolysis agent ( EVA5%H ). Interfacial energy of the film samples with metal an​d polyethylene sheet were calculated by this test. In addition, the mechanical tensile tests to measure the amount of adhesion of the adhesive films an​d tensile strength of them were made. Thus, the amount of energy in shear strength test had a growth of about three times an​d it receipt from 270.79 kN/m2 for pure EVA to 724.24 kN/m2 for modified sample of EVA5%H. The force for peel test on metal increased from 20.47 N m-1 for pure EVA to 850.39 N m-1 for EVA5%H, an​d for a peel test on polyethylene it had a decrease from 6.32 kN m-1 for pure EVA to 1.36 kN m-1 for EVA5%H. The hydrolysis effect on crack growth was conducted using the wedge test an​d it was found that the adhesion energy increased of the 35.1 J/m2 in the case of pure EVA to 202.5 J/m2 in EVA5% H sample. The results of the test films made from EVA copolymer an​d its modified examples showed that by increasing the presence of OH groups rather than acetate groups, Young's modulus grows about 4 times but, the tensile strength decrease from 5.87 kPa for pure EVA to 5.01 kPa for the EVA5%H sample. Then, for more polarity of hydrolyzed EVA copolymers, we have a try on a study of the isocyanate an​d amine groups subject acts on them. This means that a fixed amount of ( gr ) PMDI was added to the hydrolyzed copolymer with different percentages an​d the results of FTIR, contact angle, shear strength an​d tensile strength tests of the film was eva​luated for these samples. In FTIR analysis showed the present of isocyanate an​d amine groups in the composition of the samples. For these samples, a significant increase in shear strength for samples with less hydrolysis values was obtained. In such a way that the shear strength, for EVA1% HN, was found that the amount of 555.98 kN/m2 that it was 296.39 kN/m2 for EVA1%H.