IR
۳۹۴۴پ
فارسی
IR
مطالعه شیوه اختلاط اجزا، ریزساختار و میکرومکانیسم‌های تغییر شکل و رفتار شکست سیستم‌های سه‌تاییPP/EPDM/SioO۲
[پایان‌نامه]
Study on state of component mixing, microstructure and deformation micromechanisms and fracture behavior of PP/EPDM/SiO۲ ternary systems
/سینا حاجی بابازاده
: مهندسی پلیمر
، ۱۳۹۸
۱۶۱ص.
:
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
دکتری
مهندسی پلیمر
۱۳۹۸/۰۶/۰۱
صنعتی سهند
در این تحقیق مورفولوژی، رفتار شکست و مکانیسمهای چقرمگی سیستم‌های سه‌تاییPP/EPDM/Hydrophilic SiO ۲ بررسی شد .نتایج مطالعات مورفولوژیکی نشان داد که نانوذراتSiO ۲ عمدتا در اطراف قطرات EPDM پخش شده در ماتریس و یا در فصل مشترک PP/EPDM قرار دارند .علاوه بر این، بخش کمی از نانوذراتSiO ۲ هم به شکل ساختارهای تجمع‌یافته در داخل ماتریس PP جایگیری کرده‌اند .با افزایش درصد وزنی EPDM در سیستم‌های سه‌تایی، پارامترهای مدول، تنش تسلیم و استحکام کششی به تدریج کاهش یافته ولی مقدار ازدیاد طول تا نقطه شکست و استحکام ضربه‌ای افزایش یافت .همچنین، افزایش درصد وزنی نانوذراتSiO ۲ سبب افزایش در تنش تسلیم و استحکام کششی ماده شد اما مقدار کرنش در نقطه شکست را کاهش داد .نمونه‌های سه‌تایی مقادیر استحکام ضربه‌ای بالاتری را نسبت به آلیاژهای دوتایی متناظر از خود نشان دادند که به اثر هم‌افزایی ناشی از حضور همزمان فاز نرم لاستیکی و فاز سخت نانوذرات در بهبود مقاومت ضربه‌ای نسبت داده شد .نتایج حاصل از مطالعه انرژی شکست این نمونه‌ها توسط روش کار ضروری شکست (EWF) نشان داد که هر دو پارامتر کار ضروری و کار غیرضروری شکست با افزایش درصد وزنی نانوذراتSiO ۲ در آلیاژهای PP/EPDM به تدریج کاهش می‌یابد .مکانیسمهای درگیر در فرآیند شکست و مرتبط با محل قرارگیری نانوذراتSiO ۲ پرداخته شده و سعی گردید تا انواع مختلف مکانیسمهای اثرگذار بر افزایش چقرمگی سیستم‌های سه‌تایی در سرعتهای بالا و پایین تغییر شکل معرفی گردند .نتایج نشان داد که حضور فاز لاستیکی EPDM در ماتریس PPدر سرعتهای بالا و پایین تغییر شکل به ترتیب از طریق مکانیسمهای حفره‌زایی و توسعه باندهای برشی انبساطی، موجب بهبود چقرمگی می‌گردد .نشان داده شد که در سیستم‌های سه‌تایی، حضور نانوذراتSiO ۲ به شکل ساختارهای تجمع‌یافته در ماتریس در شرایط آزمون ضربه، از طریق مکانیسمهایی مانند ترویج ترکچه‌زایی و انحراف مسیر رشد ترک و در شرایط آزمون EWFاز طریق مکانیسمهایی مانند محدود کردن تسلیم برشی ماتریس پلیمری و جلوگیری از رشد ساختارهای حفره-فیبریل بر رفتار شکست و چقرمگی نمونه‌ها اثرگذار است .به منظور شناخت بهتر از انواع مختلف مکانیسمهای فعال‌شونده در فرآیند شکست، اثر ترتیب خوراک‌دهی و تغییر عاملیت فاز لاستیکیMA)-g- (EPDM، بر محل قرارگیری نانوذراتSiO ۲ در سیستم‌های سه‌تاییPP/EPDM/SiO ۲( ۵/۲۰/۸۰) نیز مورد مطالعه قرار گرفت .نتایج نشان داد که مورفولوژی نهایی به شدت متأثر از ترتیب اختلاط اجزاء و تغییر عاملیت فاز لاستیکی است، که به دنبال آن بر سایر خواص نمونه‌ها از جمله استحکام ضربه و چقرمگی شکست( از نقطه نظر فعال‌سازی انواع مکانیسمهای درگیر در فرآیند شکست) آن تأثیر می‌گذارد .در این زمینه، سیستم‌های سه‌تایی با مورفولوژی خاص که در آن نانوذراتSiO ۲ در اطراف فاز لاستیکی EPDM و یا در فصل مشترک PP/EPDM قرار گرفته بودند خواص بهتری از خود نشان دادند.
The main objective of this work was to study the phase morphology, fracture behavior and failure mechanisms of PP/EPDM/Hydrophilic SiO2 ternary blend-nanocomposites. The morphological observations showed that the SiO2 nanoparticles were mainly located either around the EPDM dispersed particles or at the PP/EPDM interface. A few SiO2 nanoparticles in the form of aggregated domains were also distributed within the continuous PP matrix. The increase in the fraction of EPDM in the ternary systems resulted in a gradual decrease in the elastic modulus, yield stress and tensile strength while a monotonic increase in the strain at break and Izod impact strength was observed. Moreover, addition of the SiO2 nanoparticles increased the yield stress and ultimate strength of the materials together with a decrease in elongation at break. Interestingly, the Izod impact toughness of all the ternary nanocomposites was significantly higher than those of the reference binary blends, representative of the synergistic effect of the soft rubber and rigid SiO2 phases in toughening of the PP matrix. The results of fracture works for these samples studied via essential work of fracture (EWF) method also revealed that, introduction of the SiO2 nanoparticles into all the PP/EPDM binary blends, reduced the essential and nonessential fracture works. In order to get more insight into the deformation mechanisms involved in the toughening, the effect of localization of the SiO2 nanoparticles on the failure mechanisms of ternary systems under the both dynamic impact test and quasi-static EWF test was studied. The results showed that the main fracture mechanism related to EPDM phase are (internal) cavitation and formation of dilatation bands under impact and EWF tests, respectively. The result of EWF test indicated that the localization of the silica nanoparticles and/or aggregates of the nanoparticles in the PP matrix have detrimental effect on the fracture toughness through hindrance effect on the matrix fibril yielding process. On the other hand, the presence of the SiO2 nanoparticles in the PP matrix is beneficial for increase of impact toughness of the samples through acting as craze initiator and crack deviator sites. Effect of the feeding sequence and rubber functionality on the localization of the SiO2 nanoparticles were investigated for PP/EPDM/SiO2 (80/20/5) ternary systems to elucidate the role of the phase morphology on the type and the extent of deformation micro-mechanisms activated under the Izod impact tests. Alteration in morphology of the ternary systems was achieved by employing different feeding orders and different functionality of the rubbery phase (EPDM or EPDM-g-MA). Consequently, the impact strength and fracture toughness is strongly affected by different phase morphology of the ternary systems.
ba
Study on state of component mixing, microstructure and deformation micromechanisms and fracture behavior of PP/EPDM/SiO۲ ternary systems
آلیاژPP/EPDM
نانوذرات SiO۲
مورفولوژی
استحکام ضربه‌ای
EWF
مکانیسم چقرمگی
PP/EPDM blend, SiO2 nanoparticles, Morphology, Impact Strength, EWF, Toughening mechanism
آلیاژPP/EPDM ، نانوذرات SiO۲، مورفولوژی، استحکام ضربه‌ای،EWF ، مکانیسم چقرمگی .
حاجی بابازاده، سینا
رضوی آقجه، میرکریم، استاد راهنما
ایران
20230703
پلیمر ،۶۰۲۸۱ ،۱۳۹۸
ازجا طلاتخا ه‌ویش ه‌علاطم، ی‌یاته‌س ی‌اهم‌تسیس ت‌سکش راتفر و ل‌کش رییغت ی‌اهم‌سیناکمورکیم و راتخاسزیرPP/EPDM/SioO2.pdf
عادی
عادی
3944.pdf
p60281.pdf
0
ایمانی
متن
0
پ۳۹۴۴
فارسی
نمایه‌سازی قبلی
pe
TF
92029
1
a
Y
