پایان نامه ارشد:تهیه نانوکامپوزیت­های هیبریدی بر پایه رزول/گرافن/الیاف کربن و بررسی خواص مکانیکی و حرارتی آن­ها

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی صنایع پلیمر

عنوان : تهیه نانوکامپوزیت­های هیبریدی بر پایه رزول/گرافن/الیاف کربن و بررسی خواص مکانیکی و حرارتی آن­ها

پژوهشگاه پلیمرو پتروشیمی ایران

پژوهشکده فرآیند

 

پایان نامه کارشناسی­ ارشد رشته مهندسی صنایع پلیمر

 

تهیه نانوکامپوزیت­های هیبریدی بر پایه رزول/گرافن/الیاف کربن و بررسی خواص مکانیکی و حرارتی آن­ها

 

اساتید راهنما

دکتر مسعود اسفنده

دکتر امیر مسعود رضادوست

 

زمستان 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

  چکیده .............................................................................................................................11- فصل اول.................................................................................................................................... 11-1- مقدمه................................................................................................................................ 21-2- هدف................................................................................................................................ 31-3- پیشینه تحقیق......................................................................................................................... 31-3-1- رزین های فنولیک.......................................................................................................... 31-3-2- نانوکامپوزیت های گرافن.................................................................................................. 41-4- روش کار و تحقیق................................................................................................................. 52- فصل دوم: مروری بر مطالعات انجام شده......................................................................................... 62-1- مقدمه................................................................................................................................ 62-2- کامپوزیت........................................................................................................................... 72-2-1- کاربردهای کامپوزیت ها................................................................................................... 82-2-2- ضرورت سبک سازی کامپوزیت ها...................................................................................... 92-2-3- روش های سبک سازی کامپوزیت ها.................................................................................... 92-2-4- رزین های مورد استفاده در کامپوزیت ها................................................................................ 92-3- رزین های فنولیک............................................................................................................... 102-3-1- پخت رزین های فنولیک................................................................................................. 102-3-2- پخت حرارتی رزول ها................................................................................................... 112-3-3- خواص رزین های فنولیک.............................................................................................. 142-3-4- مزایای رزین های فنولیک............................................................................................... 152-3-5- معایب رزین های فنولیک............................................................................................... 152-3-6- کاربردهای رزین فنولیک................................................................................................ 162-4- الیاف............................................................................................................................... 162-4-1- الیاف کربن................................................................................................................ 172-5- نانوکامپوزیت ها.................................................................................................................. 182-5-1- تعریف نانوکامپوزیت ها.................................................................................................. 192-5-2- کاربرد نانوکامپوزیت ها.................................................................................................. 192-6- گرافن.............................................................................................................................. 202-6-1- روش های تولید نانوکامپوزیت های گرافن............................................................................ 222-6-1-أ‌- اختلاط محلولی.................................................................................................... 222-6-1-ب‌- اختلاط مذاب.................................................................................................... 232-6-1-ت‌- پلیمریزاسیون درجا............................................................................................... 242-7- خواص مختلف نانوکامپوزیت های گرافن.................................................................................... 252-7-1- خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های گرافن............................................................................ 252-7-1-أ‌- خواص مکانیکی کامپوزیت های کربن/کربن................................................................... 342-7-2- هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت های گرافن........................................................................... 362-7-3- خواص حرارتی نانوکامپوزیت های گرافن............................................................................. 372-7-3-أ‌- هدایت حرارتی نانوکامپوزیت های گرافن....................................................................... 372-7-3-ب‌- پایداری حرارتی نانوکامپوزیت های گرافن................................................................... 392-7-3-ت‌- اثر گرافن بر روی آنتالپی و دمای شروع پخت و دمای انتقال شیشه ای نانوکامپوزیت ها................. 452-7-4- مدل سازی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های گرافن.............................................................. 502-8- نتیجه گیری........................................................................................................................ 503- فصل سوم: مواد و روش های آزمون............................................................................................ 513-1- مقدمه.............................................................................................................................. 513-2- مواد مصرفی...................................................................................................................... 513-2-1- رزین فنولیک............................................................................................................. 523-2-2- الیاف کربن................................................................................................................ 523-2-3- گرافن...................................................................................................................... 533-3- تجهیزات و دستگاه های مورد استفاده.......................................................................................... 543-4- روش تهیه نمونه ها............................................................................................................... 543-4-1- تعیین درصد جامد رزول................................................................................................. 553-4-2- تعیین زمان رسیدن به B-stage......................................................................................... 553-4-3- پخش نانو ذرات گرافن در حلال و رزین.............................................................................. 563-4-4- نحوه تهیه نمونه نهایی و ساخت نانوکامپوزیت هیبریدی رزول بر پایه الیاف کربن و گرافن....................... 563-4-5- نحوه تهیه نمونه های کربنیزه شده نانوکامپوزیت رزول بر پایه الیاف کربن و گرافن................................ 563-5- آزمون های انجام شده........................................................................................................... 583-5-1- بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیت به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM).............................. 583-5-2- بررسی ساختار شیمیایی رزین و نانوکامپوزیت با استفاده ازطیف سنجی زیر قرمز به روش FTIR................ 583-5-3- بررسی پایداری حرارتی نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن با استفاده از آزمون گرما وزن سنجی (TGA )... 593-5-4- بررسی پخت نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن با استفاده از آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC)..... 603-5-5- بررسی نحوه پخش نانو ذرات با استفاده از آزمون طیف سنجی تفرق پرتو ایکس (XRD)........................ 603-5-6- بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیت با استفاده از آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM).................. 613-5-7- بررسی خواص خمشی نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن/ الیاف کربن........................................... 623-5-8- بررسی خواص استحکام برشی نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن/ الیاف کربن.................................. 624- فصل چهارم: نتایج....................................................................................................................... 654-3- مقدمه.............................................................................................................................. 654-4- تعیین مشخصات مواد مصرفی................................................................................................... 654-4-1- تعیین درصد مواد جامد و فرار رزول................................................................................... 654-4-2- تعیین گرانروی رزین...................................................................................................... 664-4-3- بررسی ساختار شیمیایی رزین رزول IL800 با استفاده از FTIR..................................................... 664-4-4- بررسی ساختار شیمیایی صفحات گرافن................................................................................ 674-4-5- بررسی شکل و اندازه صفحات گرافن با استفاده از SEM............................................................ 684-4-6- بررسی ریز ساختار صفحات گرافن و نانوکامپوزیت های آن......................................................... 704-4-6-أ‌- بررسی ریز ساختار صفحات گرافن و نانوکامپوزیت های آن با استفاده از WAXS.......................... 704-4-6-ب‌- بررسی ساختار گرافن با استفاده از  TEM..................................................................... 784-4-6-ت‌- بررسی ریز ساختار نانوکامپوزیت با استفاده TEM............................................................ 724-5- نتایج مربوط به آزمون های بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های هیبریدی رزول/ گرافن/ الیاف کربن......... 734-5-1- بررسی خواص خمشی نانوکامپوزیت های تهیه شده.................................................................. 734-5-2- بررسی خواص برشی نانوکامپوزیت های تهیه شده.................................................................... 804-5-3- استحکام برشی نانوکامپوزیت های کربن/کربن........................................................................ 864-6- بررسی ریزساختار نمونه ها به کمک SEM.................................................................................... 884-6-1- بررسی ریزساختار رزین فنولیک و نمونه های حاوی گرافن.......................................................... 884-6-2- بررسی ریزساختار نانوکامپوزیت هیبریدی رزین فنولیک/الیاف کربن/ نانوگرافن توسط (SEM)................. 934-6-3- بررسی ریزساختار نانوکامپوزیت های کربن/کربن رزین فنولیک/الیاف کربن/ نانوگرافن توسط (SEM)........ 984-6-4- بررسی پخت رزول و نانوکامپوزیت های حاصل از آن............................................................. 1024-6-4-أ‌- بررسی پخت به کمک FTIR................................................................................... 1024-6-4-ب‌- بررسی پخت رزین فنولیک و نانوکامپوزیت حاوی گرافن به کمک DSC.............................. 1054-6-5- بررسی پایداری حرارتی رزین فنولیک و اثر کسر وزنی گرافن بر روی آن با استفاده از TGA................. 1075- فصل پنجم: خلاصه و پیشنهادات.................................................................................................. 1105-1- نتیجه گیری...................................................................................................................... 1105-2- پیشنهادات جهت ادامه کار.................................................................................................... 112     مراجع.............................................................................................................................................113فهرست شکل‌هاشکل ‏2‑1 ترکیبات واسط در پخت رزین فنولیک... 13شکل ‏2‑2 ساختار رزول پخت شده 14شکل ‏2‑3 ساختار شماتیک گرافن. 21شکل ‏2‑4 انواع ساختارهای گرافیتی گرافن، پیچیده شدن ساختار بدون بعد توپ مانند، لوله شدن ساختار یک بعدی نانولوله ها و چسبیدن صفحات گرافن ساختار سه بعدی. 22شکل ‏2‑5 تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از نانوکامپوزیت 1% وزنی پلی اتیلن/ گرافن تهیه شده به روش محلولی ( aو b) و مذاب (c و d) 24شکل‏2‑6 استحکام کششی نانوکامپوزیت های اپوکسی با درصد وزنی پرکننده 1/0%. 25شکل ‏2‑7 مدول یانگ نانوکامپوزیت های اپوکسی با درصد وزنی پرکننده 1/0% مقایسه شده با حالت تئوری مدل هالپین تسای. 26شکل ‏2‑8 نمودار چقرمگی شکست و انرژی شکست نانوکامپوزیت های اپوکسی با درصد وزنی پرکننده 1/0%. 26شکل ‏2‑9 نمودار نرخ رشد ترک برحسب دامنه تنش... 27شکل ‏2‑10 مدول کششی و استحکام کششی نهایی نانوکامپوزیت اپوکسی و صفحات گرافن اکساید. 28شکل ‏2‑11 مدول خمشی و استحکام خمشی نهایی نانوکامپوزیت اپوکسی/ گرافن اکساید. 28شکل ‏2‑12 چقرمگی شکست و انرژی شکست نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافن اکساید. 29شکل ‏2‑13 آزمون خستگی رزین اپوکسی خالص و رزین حاوی5/0% وزنی گرافن اکساید. 29شکل ‏2‑14- الف- استحکام خمشی و ب- مدول خمشی برای نانوکامپوزیت فنولیک حاوی درصدهای مختلف از گرافن (NGP) و نانو الیاف کربن (VGCNF) 30شکل ‏2‑15 آزمون کششی کامپوزیت رزین فنولیک با ذرات گرافیت اکساید در اندازه های مختلف... 31شکل ‏2‑16 چقرمگی شکست رزین اپوکسی اصلاح شده با گرافن اکساید و گرافیت.. 34شکل ‏2‑17مقاومت الکتریکی نانوکامپوزیت اپوکسی با درصدهای مختلف گرافن. 37شکل ‏2‑18 فاکتور افزایش هدایت حرارتی بر حسب مقادیر مختلف پرکننده برای کامپوزیت های اپوکسی.. 38شکل ‏2‑19 هدایت حرارتی نانوکامپوزیت های اپوکسی/ گرافن، اپوکسی/نانولوله های کربنی چند دیواره و اپوکسی با گرافن اصلاح شده (Py-PGMA) 39شکل ‏2‑20 آزمون گرما وزن سنجی برای گرافن اکساید احیا شده در دماهای مختلف... 40شکل ‏2‑21 آزمون گرما وزن سنجی رزین فنولیک پر شده با 5/0% وزنی از صفحات گرافن اکساید احیا شده در دماهای مختلف... 41شکل ‏2‑22 آزمون گرما وزن سنجی نانوکامپوزیت با درصدهای مختلف از صفحات گرافن اکساید. 41شکل ‏2‑23 طیف پراش اشعه ایکس الف) رزین خالص ب) نانوکامپوزیت رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید. 42شکل ‏2‑24 نمودار گرما وزن سنجی مربوط به نانوکامپوزیت رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف از صفحات گرافن و نانو الیاف کربن  43شکل ‏2‑25 نمودار گرما وزن سنجی کامپوزیت رزین فنولیک با ذرات گرافیت اکساید در اندازه های مختلف... 44شکل ‏2‑26 نمودار گرما وزن سنجی مربوط به رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید. 45شکل ‏2‑27 آزمون  گرماسنجی پویشی تفاضلی از رزین فنولیک خالص و نانوکامپوزیت حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید. 46شکل ‏2‑28 الف - نمودار DSC رزین فنولیک و نانوکامپوزیت های آن با 5/0% وزنی گرافن و نانو الیاف کربن و ب – تغییرات آنتالپی پخت با تغییر درصد گرافن و نانو الیاف کربن. 47شکل ‏2‑29  نمودار گرماسنجی پویشی تفاضلی کامپوزیت رزین فنولیک با ذرات گرافیت اکساید در اندازه های مختلف... 48شکل ‏2‑30  تغییرات مدول ذخیره و tan δ بر حسب دما برای رزین فنولیک و کامپوزیت رزین فنولیک/ 5/0% گرافن اکساید. 49شکل ‏2‑31  نمودار گرماسنجی پویشی تفاضلی رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید. 49شکل ‏3‑1  تصویری از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی.. 58شکل ‏3‑2  تصویری ازدستگاه FTIR مدل Equinox 55. 59شکل ‏3‑3  تصویری از دستگاه DSC مدل Star SW 10.00. 60شکل ‏3‑4  تصویری از دستگاه طیف سنج تفرق پرتو ایکس... 61شکل ‏3‑5 تصویری از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) 61شکل ‏3‑6 انواع شکست ها در آزمون خمش با تکیه گاه کوتاه 63شکل ‏4‑1 طیف FTIR رزول خالص پخت نشده 67شکل ‏4‑2 طیف FTIR صفحات گرافن. 68شکل ‏4‑3 تصویر SEM از صفحات گرافن با زیر لایه شیشه ای با بزرگ نمایی x10000. 69شکل‏4‑4 تصویر SEM از صفحات گرافن با زیر لایه مشبک در بزرگ نمایی الف (x20000) و ب (x70000) 69شکل ‏4‑5 سه حالت نمادین برای پرکننده های سیلیکاتی امکانپذیر برای نانوکامپوزیت های بر پایه گرافن: الف) انباشته شده،    ب) بین لایه ای شده، ج) ورقه ورقه شده 70شکل ‏4‑6 طیف WAXS صفحات گرافن و نانوکامپوزیت با درصدهای وزنی مختلف از آن. 71شکل ‏4‑7 تصویر TEM از صفحات گرافن. 72شکل ‏4‑8 تصویر TEM نانوکامپوزیت رزین فنولیک حاوی 1% وزنی گرافن. 73شکل ‏4‑9  نمودار تنش-کرنش نانوکامپوزیت رزول/الیاف کربن با درصدهای وزنی مختلف از گرافن. 74شکل ‏4‑10 مدول خمشی نمونه mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 75شکل ‏4‑11 استحکام خمشی نمونه های mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 76شکل ‏4‑12 کرنش در شکست نمونه های mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 77شکل ‏4‑13 چقرمگی نمونه های mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 78شکل ‏4‑14 مدول خمشی نمونه های mm3 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 79شکل ‏4‑15 استحکام خمشی نمونه های mm3 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 80شکل ‏4‑16  شکست برگشت ناپذیر. 81شکل ‏4‑17 شکست برشی بین لایه ای در کامپوزیت­های رزول/گرافن/ الیاف کربن. 81شکل ‏4‑18 جدا شدن لایه های به هم چسبیده الیاف کربن در کامپوزیت­های رزول/گرافن/ الیاف کربن. 81شکل ‏4‑19 نمودارهای تست خمش با فاصله تکیه گاه کوتاه A (R/50CF/0G)، B (R/50CF/0.5G)، C (R/50CF/1G)، D (R/50CF/2G) و E (R/50CF/3G). 82شکل ‏4‑20 نمودار ستونی نیروی پیش برنده شکست نمونه های با درصدهای مختلف از گرافن. 83شکل‏4‑21 استحکام برشی نانوکامپوزیت های با ضخامت mm5 حاوی درصدهای مختلف گرافن. 85شکل ‏4‑22 استحکام برشی نانوکامپوزیت های با ضخامت mm3 حاوی درصدهای مختلف گرافن. 86شکل ‏4‑23 استحکام برشی نانوکامپوزیت های کربن/کربن با ضخامت mm5 حاوی درصدهای مختلف گرافن. 87شکل ‏4‑24 استحکام برشی نانوکامپوزیت های کربن/کربن با ضخامت mm3 حاوی درصدهای مختلف گرافن. 88شکل‏4‑25-  تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیک خالص بدون گرافن با بزرگ نمایی x500. 89شکل‏4‑26 تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف ( x1000) و ب (x500) 90شکل‏4‑27 تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیک حاوی 1% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف (x500) و ب (x5000) 91شکل ‏4‑28 تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیک حاوی 2% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف (x500)، ب (x5000) و ج (x10000) 92شکل‏4‑29 تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیک حاوی 3% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف (x5000) و ب (x493) 93شکل‏4‑30 تصویر SEM از سطح شکست کامپوزیت رزین فنولیک/ الیاف کربن با بزرگ نمایی های الف (x2000)،              ب (x3000)، ج (x5000)، د (x12000) و ﻫ (x5000) 94شکل ‏4‑31 تصویر SEM از سطح شکست کامپوزیت رزین فنولیک/ الیاف کربن با 5/0% وزنی گرافن با بزرگ نمایی           الف  x)12000) و ب (x 5000) 95شکل ‏4‑32 تصویر SEM از سطح شکست کامپوزیت رزین فنولیک/ الیاف کربن با 1% وزنی گرافن با بزرگ نمایی های       الف x)3000)، ب (x12000)، ج (x5000) و د (x5000) 96شکل ‏4‑33 تصویر SEM از سطح شکست کامپوزیت رزین فنولیک/ الیاف کربن با 2% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف و ب (x5000) 97شکل ‏4‑34 تصویر SEM از سطح شکست کامپوزیت رزین فنولیک/ الیاف کربن همراه با 3% وزنی گرافن با بزرگ نمایی     الف x)3000) و ب (x5000) 98شکل ‏4‑35 تصویر SEM از کامپوزیت کربن/کربن بدون نانو با بزرگ نمایی x1000. 99شکل ‏4‑36 تصویر SEM از کامپوزیت کربن/کربن با 5/0% وزنی گرافن با بزرگ نمایی x1000. 99شکل ‏4‑37 تصویر SEM از کامپوزیت کربن/کربن با 1% وزنی گرافن با بزرگنمایی x2000. 100شکل ‏4‑38 تصویر SEM از کامپوزیت کربن/کربن با 2% وزنی گرافن با بزرگنمایی x1000. 100شکل ‏4‑39 تصویر SEM ازکامپوزیت کربن/کربن با 3% وزنی گرافن با بزرگنمایی x1000. 101شکل ‏4‑40 تصویر رزین فنولیک خالص کربنیزه شده 101شکل ‏4‑41 تصویر رزین فنولیک کربنیزه شده حاوی 1% وزنی گرافن. 102شکل ‏4‑42 طیف FTIR رزین فنولیک خالص پخت شده و پخت نشده 103شکل ‏4‑43 شماتیک واکنش بین صفحات گرافن اکساید و رزین فنولیک... 104شکل ‏4‑44 طیف FTIR رزین فنولیک پخت شده خالص و دارای 1% وزنی گرافن. 104شکل ‏4‑45 مقایسه پیک FTIR  ناحیه استری رزین فنولیک پخت شده خالص و دارای 1% وزنی گرافن. 105شکل ‏4‑46 نمودار DSC رزول خالص و رزول دارای گرافن با سرعت حرارت دهی ºC.min-17. 106شکل ‏4‑47 نمودار TGA رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف گرافن. 108شکل ‏4‑48 نمودار DTG رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف گرافن. 108فهرست جداولجدول ‏2‑1 مشخصات رزین فنولیک تقویت نشده 15جدول ‏2‑2 فرمولاسیون نمونه های تهیه شده 31جدول ‏2‑3 مدول یانگ و استحکام کششی نانوکامپوزیت فنولیک با درصدهای مختلف از گرافن اکساید. 32جدول ‏2‑4 خواص رزین اپوکسی و نانوکامپوزیت حاصل از آن. 33جدول ‏2‑5 خواص کششی نانوکامپوزیت  های اپوکسی.. 34جدول ‏2‑6 میزان ذغال گذاری رزین خالص و نانوکامپوزیت رزین فنولیک با درصدهای مختلف از گرافن و نانو الیاف کربن. 44جدول ‏3‑1 مواد اولیه مورد استفاده در پروژه 51جدول ‏3‑2 مشخصات رزین فنولیک رزول. 52جدول ‏3‑3 مشخصات عمومی الیاف کربن. 53جدول ‏3‑4 مشخصات نانو ذره گرافن. 53جدول ‏3‑5 تجهیزات و دستگاه ها 54جدول ‏3‑6 کد گذاری و ترکیب درصد نمونه های گرافن/رزول/الیاف کربن. 57جدول ‏3‑7 کد گذاری و ترکیب درصد نمونه های کربنیزه شده گرافن/رزول/الیاف کربن. 57جدول ‏4‑1 میزان گرانروی رزین فنولیک IL800 اندازه گیری شده توسط ویسکومتر چرخشی.. 66جدول ‏4‑2 نتایج مربوط به اثر گرافن بر رفتار پخت رزول خالص و رزول حاوی گرافن در سرعت حرارت دهی (ºC.min-17) 106جدول ‏4‑3 خواص حرارتی رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف گرافن. 109

چکیده

رزین­های فنولیک دارای پایداری ابعادی، حرارتی، مقاومت شیمیایی و خوردگی بسیار عالی هستند. همچنین مواد فرار تولید شده در حین تخریب حرارتی این رزین دارای سمیت پایین بوده و علاوه بر این دارای ذغال گذاری بالا می­باشد. رزین­های فنولیک به علت دارا بودن خواص مطلوب ذکر شده کاربردهای فراوانی در حوزه­هایی مانند قطعات داخلی هواپیماهای جنگی، سازه­های مورد استفاده در سکوهای دریایی، پلاستیک­های دیر سوز و کامپوزیت­های کربن/کربن یافته­اند. در این پژوهش نمونه­های رزین فنولیک از نوع رزول تقویت شده با الیاف کربن و نانو ذرات گرافن تهیه شد. مقادیر مختلفی از گرافن (5/0%، 1%، 2% و 3%) در محلول 50% وزنی رزین فنولیک و اتانول توسط امواج فراصوت به مدت 10 دقیقه با 60% توان دستگاه پخش گردید. پس از آن  کامپوزیت­های هیبریدی حاوی 50% وزنی الیاف کربن به روش لایه گذاری دستی تهیه شد و فرآیند پخت نمونه­ها در دمای ºC160، فشار 120 بار توسط پرس گرم صورت گرفت. مورفولوژی، خواص حرارتی و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت­های تهیه شده توسط آزمون­های XRD، FTIR، SEM، TEM، DSC، TGA و خمش سه نقطه­ای بررسی گردید و نتایج حاصل مورد مقایسه قرار گرفت. با افزودن 1% وزنی گرافن به کامپوزیت­های حاصله مدول و استحکام خمشی نمونه­ها به ترتیب 5/19% (GPa2/38) و 7/8 % (MPa471) افزایش یافت. همچنین استحکام برشی نمونه حاوی 1% وزنی گرافن 23% نسبت به نمونه خالص افزایش پیدا کرد. مقاومت حرارتی کامپوزیت­های رزین فنولیک/گرافن در مقایسه با رزین خالص افزایش قابل ملاحظه­ای نشان داد. به عنوان مثال در نمونه حاوی 1% وزنی گرافن افزایش مشاهده شده در شاخص­های T5%، T10% و Td,max به ترتیب 12، 30 و ºC5 بود. نتایج حاصل از آزمون DSC نشان داد که افزودن نانو ذرات گرافن باعث کاهش آنتالپی واکنش پخت و همچنین انتقال پیک گرمازا به دماهای بالاتر می­گردد. این امر می­تواند نشان دهنده اثر ممانعت فضایی صفحات گرافن در حین واکنش پخت باشد که ناشی از مساحت سطح بالای صفحات گرافن است.کلید واژه: رزین فنولیک، گرافن، الیاف کربن، برش بین لایه­ای، خواص مکانیکی

فصل اول

 مقدمه

در دهه گذشته توسعه نانوکامپوزیت­های پلیمری جدید رشد قابل توجه­ای داشته است. در مقابل   کامپوزیت­های متعارف و معمول، نانوکامپوزیت­ها دارای ویژگی هستند که در آن از پرکننده­ای که حداقل در یک بعد دارای اندازه کمتر از nm100 باشد استفاده شده است. از جمله مزایای نانوکامپوزیت­های پلیمری این است که خواص متعددی به پلیمر اولیه می­دهد با وجود این که نسبت به دیگر تقویت کننده­ها محدودیت کمتری در فرآیند­پذیری آن ایجاد می­نماید[1]. کلید این ویژگی­ها در طراحی و رفتار نانوکامپوزیت­های پلیمری است که شامل اندازه و خواص نانو ذره پرکننده و سطح مشترک بین نانو ذره پرکننده و ماتریس  می­باشد[2].در گذشته نه چندان دور پایه نانوکامپوزیت­های پلیمری جدید نانولوله­های کربنی[1] بود که تحقیقات وسیعی روی آن انجام گرفت. دسته شدن و تجمع ذاتی نانولوله­های کربنی  و هزینه بالای تولید آن  کاربرد این مواد را محدود کرده است[3]. در این میان گرافن[2] به عنوان یک جایگزین که نوید بخش تولید نانوکامپوزیت­های پلیمری جدید است توجه­ها را به خود معطوف کرده که ناشی از خواص عالی آن از جمله خواص حرارتی، الکتریکی، مکانیکی و فیزیکی می­باشد[4].

1-2- هدف

امروزه در بسیاری از کاربردهای مهندسی، به تلفیق خواص مواد نیاز است و امکان استفاده از یک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را برآورده سازد، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبکی ، مقاومت سایشی و مقاومت در برابر نور ماوراء بنفش خوبی داشته باشند و در دمای بالا استحکام خود را از دست ندهند. از آنجایی که یافتن ماده­ای که همه خواص فوق را دارا باشد، دشوار است، بهتر است به دنبال روشی برای ترکیب خواص مواد باشیم، این راه حل همان استفاده از مواد کامپوزیتی است. در این پژوهش، فعالیت­های تحقیقی در زمینه تهیه نانوکامپوزیت­های هیبریدی رزول/گرافن/الیاف کربن صورت گرفت تا پارامترهای موثر در تهیه و ترکیب درصد بهینه آنها شناسایی شوند و سپس نقش صفحات گرافن بر روی پخت، مقاومت حرارتی، مورفولوژی و ساختار شیمیایی رزین فنولیک و همچنین چسبندگی رزین به الیاف و خواص مکانیکی حاصل از آن بررسی گردد.تعداد صفحه : 133قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید