جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای سیدمهدی نریمانی)
موضوع: طراحی، ساخت و ارزیابی دستگاه تفرق حالت جامد نانوذرات-پلیمر بر اساس فناوری فرکانس تشدید صوتی در تهیه نانوکامپوزیت‌های پلیمری
ارائه دهنده: آقای سید مهدی نریمانی
استادان راهنما: دکتر مهدی کاروان
استادان مشاور: دکتر رضا تیکنی
استادان داور: دکتر احسان فروزمهر - دکتر امین الله محمدی
چکيده
بخش قابل توجهی از تحقیقات در حوزه نانوکامپوزیت‌های پلیمری قبل از مسئله مشخصه و ساخت و حتی کاربرد نانوکامپوزیت‌ها، موضوع توزیع و تفرق مناسب نانوذرات است. "مخلوط کردن به‌وسیله امواج تشدید شده صوتی" روشی است که هدف آن ارائه یک راه حل ترکیب نانومواد و گرانول‌های پلیمر و یا رزین‌ها با گرانروی بالا، اما در فرکانس‌های پایین، برای همگن سازی مواد است. فناوری اساسی در مخلوط‌کن‌های بر پایه فرکانس تشدید صوتی، ترکیبی از انرژی صوتی و ارتعاش بوده که می‌تواند در حالت جامد باعث ایجاد تفرق ذرات گردد. مزیت اصلی این فناوری در مکانیزم نسبتاً ملایم آن، یعنی ارائه انرژی‌های خفیف اما موضعی بین ذرات و گرانول‌های پلیمری، نهفته است. بدون اینکه در این فرآیند از تیغ یا پروانه استفاده شود و یا از آلتراسونیک‌ها با چگالی انرژی بالا که خود باعث شکسته شدن ذرات می گردد. در این تحقیق به طراحی و ساخت دستگاه تفرق حالت جامد نانوذرات/پلیمر، بر اساس فناوری فرکانس تشدید صوتی پرداخته شد و پس‌ازآن تفرق حالت جامد نانوذرات کربنی کربن سیاه و گرافیت، به‌عنوان پیش فرآیند اصلی، بر روی گرانول‌های پلی یورتان ترموپلاستیک، پلی‌اتیلن سبک و آکریلونیتریل بوتادین استایرن صورت گرفته و ترکیب تهیه شده در روش کلندرینگ، به منظور امکان‌سنجی ساخت ورق های کامپوزیتی استفاده گردید. نتایج نشان داد دمای شیشه ای در جوش سطحی گرانول‌ها، گرانروی مذاب در کلندرینگ و اندازه ذرات، بر روی راندمان تفرق ذرات تأثیر گذاشته که منجر به تغییرات در خواص مکانیکی می‌شود. همچنین نانوذرات گرافیت با درصد وزنی 1 درصد منجر به کرنش در شکست بیشینه نانوکامپوزیت‌ها نسبت به پلیمر پایه می شود و دیگر خواص کششی نمونه ها در حالت پلیمرها با دمای شیشه ای پائین تحت تأثیر نامطلوب افزایش ذرات بوده درحالی‌که خواص کششی نانوکامپوزیت‌ها در حالت استفاده از پلیمر آکریلونیتریل بوتادین استایرن با افزایش نانومواد افزایش یافته و در میکرو مواد اثر برعکس ایجاد شد. نتایج ارائه شده نشان می دهد اثر روش تفرق حالت جامد، در حالت تقویت کنندگی با کربن سیاه تأثیر بیشتری در خواص استحکامی داشته درحالی‌که در حالت نانوذرات گرافیت، تفرق برای پلیمر نسبتاً ترد با دمای شیشه ای بالا، اثر مطلوب تری بر روی خواص استحکامی دارد و نیز در حالت استفاده از پلی‌اتیلن سبک با دمای شیشه ای پائین، حالت برعکس ایجاد شده و افزایش نانوذرات باعث کاهش خواص استحکام کششی می‌شود. همچنین نانوکامپوزیت های پلیمر پلی‌اتیلن سبک و آکریلونیتریل بوتادین استایرن تقویت شده با نانوذرات گرافیت و کربن سیاه، با استفاده از روش تفرق حالت جامد و کلندرینگ، منجر به افزایش خواص استحکام کششی در درصدهای پایین تر کربن سیاه شده که به دلیل افزایش سطح پوشش داده‌شده گرانول‌ها در درصدهای پائین و درنتیجه افزایش راندمان استحکام بخشی صرف‌نظر از حضور فازهای کلوخه‌ای در درصدهای بالای کربن سیاه است. شایان‌ذکر است که در کنار کیفیت پوشش دهی گرانول‌ها در دو حالت میکرو و نانوذرات کربنی، مقدار گرانروی ترکیب مذاب هنگام تهیه ورق‌ها توسط سامانه کلندرینگ یک عامل کلیدی بوده که به‌طور یا متقابل هم‌افزایی بر روی وضعیت تفرق و درنتیجه خواص مکانیکی تأثیر مستقیم دارد.