بررسي اثر هم‌ زمان انواع پلي‌اتيلن و دوده بر رسانايي آميزه پلي‌اتيلن/دوده

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش كامپوزيتهاي پلي‌اتيلن پر شده با دوده با استفاده از يك مخلوط‌كن داخلي تهيه شدند. با توجه به اين موضوع كه نوع زمينه پليمري و نوع دوده بر ميزان رسانايي آميزه نهايي تأثيرگذار است، در اين پژوهش به بررسي هم‌زمان اثر زمينه و دوده پرداخته شده است. انواع پلي‌اتيلن‌ها شامل پلي‌اتيلن سبك، پلي‌اتيلن سبك خطي و پلي‌اتيلن سنگين به عنوان بستر پليمري و دو نوع دوده ايراني(N-234) و خارجي(250G) نيز به‌ عنوان تقويت كننده و عاملي براي بالا بردن هدايت الكتريكي استفاده شده است. چندين تكنيك تحليلي، از جمله رئومتري، اندازه‌گيري‌هاي هدايت الكتريكي، گرما ‌سنجي روبشي تفاضلي و ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميدان، براي آشكار كردن تغييرات ساختاري، ويژگي‌هاي رسانايي و مورفولوژيكي استفاده گرديد. در فاز اول پروژه، هدايت الكتريكي آميزه‌هاي پلي‌اتيلن/دوده در غلظت‌هاي مختلف از دو نوع دوده N-234 و 250G مورد بررسي قرار گرفت. آستانه نفوذ الكتريكي دركامپوزيت‌هاي پلي‌اتيلن/دوده در درصدهاي مابين 5 تا 10 درصد وزني براي دوده خارجي در هر سه نوع از پلي‌اتيلن رخ داد. ميزان رسانايي پلي‌اتيلن‌ سنگين در 10 درصد وزني دوده 250G و بعد از آستانه نفوذ (S/cm) 5 -10×16/8، براي پلي‌اتيلن سبك و در همان درصد وزني دوده 250G مقدار (S/cm) 5 -10×58/4 و همچنين براي پلي‌اتيلن سبك خطي رسانايي (S/cm) 6 -10×01/8 به‌دست آمد. همچنين اين آستانه بين 10 تا 15 درصد وزني براي دوده N-234 در پلي‌اتيلن سبك و پلي‌اتيلن سبك خطي حاصل شد. رسانايي پلي‌اتيلن سبك در 15 درصد وزني براي دوده N-234 (S/cm) 6 -10×29/5 و در پلي‌اتيلن خطي سبك ميزان (S/cm) 6 -10×76/2 حاصل گرديد. براي دوده N-234 و پلي‌اتيلن سنگين نيز آستانه نفوذ بين 5 تا 10 درصد وزني حاصل شد كه رسانايي در 10 درصد وزني دوده N-234 براي اين پلي‌اتيلن (S/cm)6 -10×65/4 به‌دست آمد. در فاز دوم از اين پژوهش آميزه پلي‌اتيلن سبك/پلي‌اتيلن سنگين/دوده 250G در درصدهاي مختلف وزني از زمينه و 10 درصد وزني از دوده 250G مورد بررسي قرار گرفت، نتايج نشان داد كه در درصدهاي وزني متناظر از پليمرها زماني كه درصد وزني پلي‌اتيلن سنگين بيشتر مي‌باشد، نتايج رسانايي بهتري حاصل گرديده است. بهترين نتيجه رسانايي براي آميزه پلي‌اتيلن سنگين80/پلي‌اتيلن سبك20 به ميزان (S/cm) 5 -10×06/3 حاصل گرديد. داده‌هاي عمليات حرارتي، نشان داد كه بلورينگي به ميزان 2 درصد نسبت به نمونه‌ عمليات حرارتي نشده افزايش داشته است. يك بررسي دقيق در مورد تأثير مورفولوژي دوده بر شكل‌گيري و تكامل شبكه در كامپوزيت‌هاي پلي‌اتيلن/دوده گزارش شد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني نشان داد كه دوده N-234 براي هر سه نوع پلي‌اتيلن، پراكنشي به صورت شبكه‌اي از تجمعات فراگير تشكيل داد. ذرات دوده 250G در سرتاسر كامپوزيت‌هاي پلي‌اتيلن سنگين و پلي‌اتيلن سبك خطي به نحوي يكنواخت و به صورت فراگير پراكنده شدند و در بستر پلي‌اتيلن سبك شبكه‌ها به صورت توده‌هاي بزرگ تشكيل شد. براي آميزه پلي‌اتيلن سنگين/پلي‌اتيلن سبك پراكنش به صورت توده‌هاي منفصل بود. نتايج رئولوژي نشان داد كه با افزايش غلظت دوده مدول اتلاف و ذخيره افزايش خواهد يافت. همچنين دوده با ساختار بالا با مورفولوژي شاخه‌اي، يك شبكه پركننده-پليمر يا پركننده-پركننده‌اي آسان‌تر از دوده با ساختار پايين با مورفولوژي كروي در مذاب كامپوزيت را تشكيل داد.

212091

مهندسي پليمر(فراورش)

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

مرتضي صادقي، سعيد نوري خراساني

محمود معصومي