شماره ركورد
34349
پديد آورنده
محمد نقي ئي
عنوان
بررسي خواص رئولوژيكي و مكانيكي آلياژ پليپروپيلن/پليلاكتيك اسيد پرشده با كربناتكلسيم آراگونيت
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي-پليمر
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/28
استاد راهنما
دكتر محمد فصيحي دستجردي
استاد مشاور
/
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
در اين پژوهش بهينهسازي خواص مكانيكي و رئولوژيكي آلياژ پليپروپيلن (PP)/پليلاكتيك اسيد (PLA) پرشده با كربنات كلسيم رسوبي آراگونيت با تمركز بر تعيين تركيب بهينه اجزا و مقايسه گريدهاي مختلف پركننده انجام شد. ابتدا نسبت بهينه پليمرهاي پايه با بررسي و تحليل نتايج آناليزهاي مكانيكي شامل استحكام كششي، مدول الاستيسيته، و مقاومت ضربه تركيبهاي مختلف PP و PLA تعيين شد كه تركيب 70 درصد PP و 30 درصد PLA به دليل خواص مكانيكي برتر (استحكام كششي و چقرمگي) انتخاب گرديد. در مرحله بعدي مقدار بهينه سازگاركننده مالئيك انيدريد (MAH) بررسي شد كه 5 درصد بهعنوان مقدار بهينه شناسايي شد. سپس مقدار بهينه كربنات كلسيم آراگونيت بدون پوشش (گريد 9021) با افزودن مقادير مختلف اين پركننده به آميزه و تحليل رفتار مكانيكي و ساختاري آن تعيين گرديد كه مقدار 30 درصد اين ماده معدني تعادلي مطلوب بين افزايش سفتي و حفظ چقرمگي و انعطافپذيري آلياژ ايجاد مينمايد. در نهايت با استفاده از فرمولاسيون بهينه شامل 70 درصد PP، 30 درصد PLA، 5 درصد سازگاركننده و مقدار بهينه 30 درصد كربنات كلسيم، يك گريد كربنات كلسيم معدني (GCC) و چهار گريد كربنات كلسيم رسوبي (PCC) با پوششهاي سطحي متفاوت (مانند تترابوتيل تيتانات و اسيد استئاريك) با يكدگير مقايسه شدند. با بررسي خواص كشش و مقاومت ضربه، گريد 543با پوشش تيتانات با استحكام كششي Mpa 29.2 و مقاومت ضربه j/m 16 ژول برمتر به دليل دارا بودن ذرات ريزتر و پراكندگي يكنواختتر، استحكام كششي و چقرمگي بالاتري نسبت به گريد GCC و PCC بدون پوشش ارائه ميدهد. همچنين، نتايج مقاومت حرارتي نشان داد كه گريد 543 با دماي وايكت 156 درجه سانتي گراد نسبت به گريد 132 پايداري حرارتي بهتري دارد كه به دليل پراكندگي يكنواخت و اندازه ذرات ريزتراست. تصاوير SEM تأييد نمود كه گريد 543 با ريزترين اندازه ذرات و بيشترين مقدار پوشش كمترين ميزان تجمع ذرات را داردشبكه تقويتكنندگي متراكمتر و قويتر ميشود. نتايج آناليز رئولوژي نشان داد كه مقدار MFI در گريد 152 با پوشش اسيد استئاريك برابر با g/10 min 17.9 است كه دليل آن پوشش اسيد استئاريك به عنوان يك روانكننده خارجي است. همچنين نتايج مدول اتلاف نشان داد كه گريدهاي 543 و 132 نسبت به گريد 152 افزايش 75 درصدي داشته برتري پوشش تيتانات را نسبت به اسيد استئاريك نشان ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/11
عنوان به انگليسي
Investigation of the rheological and mechanical properties of polypropylene/polylactic acid alloy filled with aragonite calcium carbonate
تاريخ بهره برداري
10/20/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمد نقي ئي
چكيده به لاتين
In this research, the optimization of mechanical and rheological properties of polypropylene (PP)/polylactic acid (PLA) alloy filled with precipitated aragonite calcium carbonate was conducted, focusing on determining the optimal composition of components and comparing different filler grades. Initially, the optimal ratio of base polymers was determined by examining and analyzing the results of mechanical tests including tensile strength, elastic modulus, and impact strength of various PP and PLA blends, where the composition of 70% PP and 30% PLA was selected due to its superior mechanical properties (tensile strength and toughness). In the next stage, the optimal amount of maleic anhydride (MAH) compatibilizer was investigated, and 5% was identified as the optimum amount. Then, the optimal amount of uncoated precipitated aragonite calcium carbonate (grade 9021) was determined by adding different levels of this filler to the blend and analyzing its mechanical and structural behavior, where 30% of this mineral created a desirable balance between increased stiffness and preservation of toughness and ductility in the alloy. Finally, using the optimal formulation consisting of 70% PP, 30% PLA, 5% compatibilizer, and the optimal 30% calcium carbonate, one ground calcium carbonate (GCC) grade and four precipitated calcium carbonate (PCC) grades with different surface coatings (such as tetrabutyl titanate and stearic acid) were compared with each other. By examining tensile and impact properties, grade 543 with titanate coating, having a tensile strength of 29.2 MPa and impact strength of 16 J/m, offers higher tensile strength and toughness compared to the GCC grade and uncoated PCC due to its finer particles and more uniform dispersion. Additionally, thermal resistance results showed that grade 543 with a Vicat softening temperature of 156 °C has better thermal stability than grade 132, which is attributed to its uniform dispersion and finer particle size. SEM images confirmed that grade 543, with the finest particle size and the highest coating level, exhibits the least particle agglomeration, resulting in a denser and stronger reinforcing network. Rheological analysis results indicated that the MFI value in grade 152 with stearic acid coating was 17.9 g/10 min, which is due to the stearic acid coating acting as an external lubricant. Furthermore, loss modulus results showed that grades 543 and 132 exhibited a 75% increase compared to grade 152, demonstrating the superiority of titanate coating over stearic acid coating.
كليدواژه هاي فارسي
كربناتكلسيم آراگونيت , پليلاكتيك اسيد , پليپروپيلن , پركننده
كليدواژه هاي لاتين
Aragonite Calcium Carbonate , Polylactic Acid , Polypropylene , filler
Author
Mohamad Naghiei
SuperVisor
Dr. Fasihi