کتاب بررسی خواص فیزیکی – مکانیکی و رئولوژیکی پلی پروپیلن اصلاح شده با کوپلیمر دسته ای SEBS

فهرست

عنوان                                                                                                            صفحه

فصـل اول. 13

مقدمه. 13

فصـل دوم. 15

مواد SEBS. 16

خواص پلی پروپیلن.. 19

خواص و تست های مکانیکی پلاستیک ها 22

دستگاه آزمون مقاومت به ضربه. 22

آزمون ضربه به روش ایزود. 23

آزمون ضربه به روش چارپی.. 25

دستگاه آزمون MFI 28

دستگاه آزمون استحکام کشش… 29

قانون هوک و روابط تنش – کرنش… 32

ارتباط بین اندازه ذرات با چقرمه سازی پلیمرها 34

تحقیق.. 36

فصـل سوم. 47

روش مطالعه. 47

انتخاب مواد SEBS پیوند شده با Maleic anhydride. 48

انتخاب مواد پلی پروپیلن Homopolymer 49

دستگاه آزمون مقاومت به ضربه. 52

دستگاه آزمون استحکام کشش… 52

دستگاه تست MFI 53

دستگاه آنالیز حرارتی TGA. 53

دستگاه تست رئولوژیکی RMS. 54

فصـل چهارم. 57

تجزیه و تحلیل یافته ها 57

نتایج آزمون ها 57

نتایج آزمون مقاومت به ضربه عادی و برودتی (Impact Properties ) 57

نتایج آزمون استحکام کشش و MFI (Tensile Properties) 59

نتایج آزمون استحکام کشش… 59

نتایج آزمون MFI 61

نتایج آزمون آنالیز حرارتی مواد (Thermal Gravimetric Analysis Properties) 62

تحلیل منحنی آنالیزحرارتی PP-Z30S. 62

تحلیل منحنی آنالیزحرارتی SEBS-g-MA. 63

تحلیل منحنی آنالیزحرارتی آلیاژهای پلیمری تهیه شده 65

تحلیل کلی منحنیهای آنالیزحرارتی.. 66

نتایج آنالیز میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM Analysis) 69

تحلیل تصاویر SEM مواد PP-%2.5SEBS. 74

نتایج بررسی خواص رئولوژیکی  (Thermal Gravimetric Analysis Properties) 75

تحلیل نتایج آزمون. 82

تحلیل آزمون مقاومت به ضربه عادی و برودتی (Impact Properties ) 82

نتایج آزمون استحکام کشش و MFI (Tensile Properties) 83

نتایج آزمون استحکام کشش… 83

نتایج آزمون MFI 84

تحلیل آزمون آنالیز حرارتی مواد. 84

منحنی تغییرات جرم نسبت به دما 85

منحنی مشتق توزین حرارتی (DTG ) 85

تحلیل آنالیز میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM Analysis) 85

تحلیل بررسی خواص رئولوژیکی.. 86

تحلیل نمودار G` در حالت Frequency Sweep. 87

تحلیل نمودار G”در حالت Frequency Sweep. 87

تحلیل نمودار فاکتور اتلاف در حالت Frequency Sweep. 87

تحلیل نمودار G`در حالت Amplitude Sweep. 88

تحلیل نمودار G” در حالت Amplitude Sweep. 88

تحلیل نمودار فاکتور اتلاف در حالت Amplitude Sweep. 88

فصـل پنجم. 91

نتیجه گیری.. 91

بحث و نتیجه گیری (Conclusions ) 91

میزان مواد ترکیبی TPE با مواد اصلی.. 91

اندازه ذرات و میزان پراکندگی در ماتریس… 93

پیشنهادات.. 94

منـابع و مآخـذ. 97

منابع فارسی.. 97

منابع انگلیسی.. 98

 

 

قانون هوک و روابط تنش – کرنش

در اغلب آزمون های کششی مواد، ملاحظه می گردد که در بخش های ابتدایی آزمون، رابطه بین نیروهای اعمالی وازدیاد طول درمنحنی تنش- کرنش به صورت خطی است. دراین ناحیه، خط حاصل ازارتباطی که به نام قانون هوک معروف است تبعیت می کند. دراین ناحیه، نسبت تنش به کرنش (E=δ/Ԑ) ثابت است.

مدول شیب خط در این ناحیه است و به آن مدول الاستیک یا مدول یانگ گفته می شود و تنش (δ ) و کرنش (Ԑ ) با هم تناسب خطی دارند.

مدول الاستیک مقیاسی برای سفتی (Stiffnes) ماده است و فقط در ناحیه خطی منحنی تنش– کرنش مفهوم پیدا می کند. اگر نیرویی بر ماده در ناحیه خطی منحنی تنش– کرنش وارد شود و سپس اعمال نیرو قطع شود، ماده به همان ابعادی که قبل از اعمال نیرو داشت باز می گردد. نقطه ای از منحنی که دیگر خطی نیست و از خط مستقیم منحرف می شود، دیگر قانون هوک جاری نیست و برخی تغییرات ابعادی ماندگار و غیرقابل بازگشت برای ماده رخ می دهد ازاین نقطه به بعد در آزمون کشش، با افزایش میزان نیروی وارده، رفتار ماده “پلاستیک” خواهد بود به این معنا که اگر اعمال تنش بر روی ماده قطع شود به ابعادی که قبل از اعمال نیرو داشت باز می گردد. ]14[

نقطه تسلیم نیز به نقطه ای در منحنی اطلاق می گردد که از آن به بعد منحنی تنش – کرنش دیگر خطی نیست و با افزایش تنش در این نقطه، تغییر شکل پلاستیک دائمی در نمونه رخ می دهد.

جهت محاسبه کرنش یا ازدیاد طول می توان تغییر طول نمونه ای که در آزمون کشش مورد آزمایش قرار گرفته را به دست آورد این مقداررا می توان به صورت تغییرطول مطلق یا به صورت تغییرنسبی (کرنش) گزارش کرد، کرنش را می توان به شکل های مختلف بیان کرد. کرنش مهندسی مهمترین و معمول ترین روش بیان مورد استفاده کرنش است و برابر است با نسبت تغییرات طول به طول اولیه:

کرنش دیگر کرنش حقیقی است که در آن کرنش از معادله ذیل محاسبه گردد، Li طول نمونه در هر لحظه است:

یکی از ویژگی های مواد که به هنگام آزمون کشش اندازه گیری می شود استحکام کشش نهایی (UTS) است. این مقدار حداکثر نیرویی است که نمونه می تواند طی تست تحمل کند. استحکام کشش نهایی می تواند معادل استحکام درنقطه شکست باشد و یا نباشد. اینها همه به این بستگی دارد که ماده ی تحت آزمون چه رفتاری ازخود نشان می دهد بدان معنی که آیا رفتارآن ترد، منعطف و یا ترکیبی از این دو است. گاهی اوقات ماده در محیط آزمایشگاه می تواند رفتارمنعطف ازخود نشان دهد اما در محیط کار و عمل و در محیط بسیار سرد، ممکن است رفتار ترد و شکننده از خود بروز دهد. ]14[

ارتباط بین اندازه ذرات با چقرمه سازی پلیمرها

Wu و همکارانش در زمینه ارتباط اندازه ذرات با چقرمگی مطالعاتی انجام داده اند، تئوری های انجام شده برای محاسبه اندازه یا قطر بحرانی ذرات بکار می رود:

• مدل سطح بین ذرات:

این مدل رابطه بین قطر بحرانی با اندازه بحرانی سطح بین ذرات (Ac ) نشان می دهند:

• مدل غلظت:

در این مدل قطر بحرانی به دانسیته عددی بحرانی تعداد ذرات رابر (Nc ) مرتبط می شود:

در ارتباط با میزان پراکندگی یا فاصله ذرات از یکدیگر مشاهده می گردد توزیع مناسب فاز لاستیکی در ماتریس پلاستیکی، به دلیل تاثیرقابل توجه آن درنقاط تمرکز تنش بسیار مهم است، چرا که این نقاط منجربه افزایش احتمال دوپدیده تسلیم برشی وایجاد ترک می گردد. این مدل نیز جز مدل های Wu بوده و کاربرد زیادی یافته است. در صورتی که فاصله بین ذرات کوچکتر از فاصله بحرانی باشد چقرمه سازی صورت می گیرد و درغیر این صورت ماده رفتارشکننده از خود نشان می دهد. با فرض اینکه توزیع یکنواختی از ذرات کروی در یک شبکه مکعبی وجود دارد خواهیم داشت:

که در آن dc قطر بحرانی ذرات، Tc فاصله بحرانی ذرات و  کسر حجمی فاز رابری است