تأثیر نانوذرات پرلیت بر خواص کششی کامپوزیت HDPE/NR و بهینه‌سازی ترکیب با روش سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی

Abstract

در این پژوهش اثر افزودن نانوذرات پرلیت بر کامپوزیت پلی‌اتیلن چگالی‌ بالا/لاستیک طبیعی به‌منظور بهبود خواص کششی نانوکامپوزیت پرلیت/NR/HDPE به‌صورت تجربی مطالعه شده است. برای تولید نمونه‌ها، با استفاده از مخلوط‌کن داخلی و روش اختلاط مذاب، نانوکامپوزیت پلی‌اتیلن چگالی بالا / لاستیک طبیعی / پرلیت با درصدهای مختلف تهیه شد. با برش ورق حاصله، نمونه‌های آزمون کشش تهیه و با انجام آزمون‌های مورد نیاز، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول تا نقطه گسیختگی نمونه‌های مختلف به‌دست آمد. برای تحلیل و بررسی تأثیر پارامترهای ترکیب کامپوزیت یعنی درصد وزنی پرلیت و لاستیک طبیعی، از روش بهینه‌سازی سطح پاسخ و از طرح پنج سطحی مرکب مرکزی استفاده شد. همچنین از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای بررسی ریز ساختار نمونه‌های نانوکامپوزیت و ارزیابی نحوه اختلاط بهره گرفته شد. نتایج نشان داد مقدار پرلیت تأثیر غیر همنوایی روی خواص کششی نانوکامپوزیت حاصل دارد و در برخی موارد منجر به افزایش استحکام و کاهش ازدیاد طول می‌شود. همچنین، مشخص گردید در صورت توزیع یکنواخت نانوذرات پرلیت در ماده زمینه، حضور این نانوذرات منجر به کوچک شدن اندازه فاز لاستیک طبیعی می‌شود که به نوبه خود موجب بهبود خواص کششی کامپوزیت حاصل می شود. مقایسه نتایج کسب شده از نمونه‌های مختلف نشان داد نمونه با نانوذره پرلیت به میزان 7 درصد وزنی و لاستیک طبیعی با 20 درصد وزنی، مقدار استحکام کششی کامپوزیت حاصل به 12 مگاپاسکال افزایش می‌یابد. با توجه به نتایجی که بهینه‌سازی چند متغیره ارائه کرد، مقدار بهینه درصد وزنی لاستیک طبیعی و نانوذرات پرلیت به‌ترتیب برابر 36/89 و 3/00 درصد به‌دست آمد که در این صورت مقدار استحکام کششی و تغییر طول تا شکست در بیشینه مقدار خود به‌ترتیب مگاپاسکال 8/32 و 38/89 درصد تعیین شدند.

Keywords

• پلی‌اتیلن چگالی بالا
• لاستیک طبیعی
• پرلیت
• نانوکامپوزیت
• روش سطح پاسخ