بررسی اثر محیط توزیع به روش فراصوت روی خواص رئولوژی و ویسکوالاستیک کامپوزیت‌ اپوکسی- نانولوله‌های کربنی چند دیواره

نویسندگان

1 گروه نانوفناوری، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 گروه نانوفناوری،دانشکده فنی دانشگاه گیلان، رشت ،ایران

doi
چکیده

در این مطالعه، تأثیر درصد وزنی نانولوله‌های کربنی چند دیواره (MWCNT) و محیط توزیع کننده نانولوله‌های کربنی به ‌عنوان عامل اصلی برای بررسی خواص رئولوژیکی و ویسکوالاستیک چندسازه‌های اپوکسی/MWCNT استفاده شد. برای توزیع نانولوله‌های کربنی، محیط‌‌های اپوکسی خالص و مخلوط حلال تتراهیدروفوران (THF) و پلیمر اپوکسی مورد استفاده قرار گرفت. کیفیت محیط توزیع‌کننده با استفاده از آزمون‌های رئولوژی، دینامیکی- حرارتی- مکانیکی (DMTA) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ارزیابی شد. نتایج آزمون رئولوژی نشان داد که مقادیر ′G و G′′ برای چندسازه‌های تولید شده پس از توزیع نانولوله‌های کربنی در محیط اپوکسی/حلال بیشتر از نمونه‌های بدون حلال بوده است. پس از ارزیابی داده‌های DMTA مشخص شد که بیشترین و کمترین مدول ذخیره (ʹE) در حالت شیشه‌ و در دمای ˚C37 برای نانوچندسازه 1-50W22.5RS  و اپوکسی خالص بدست آمده که به ترتیب ‌2855 و‌2100 مگا‌پاسکال بوده است (حدود 36 درصد افزایش برای نانو‌چندسازه). همچنین، نانوچندسازه1- 50W22.5RS نسبت به نمونه‌ای مشابه بدون حلال ، 19% افزایش مدول ذخیره را به همراه داشته است. توزیع 1 درصد وزنی MWCNT در اپوکسی در حضور حلال باعث افزایش 26/5% انرژی فعال‌سازی نانوچندسازه1-50W22.5RS  در مقایسه با نمونه بدون حلال 1-50W22.5R  شد.  رفتار ویسکوالاستیک به وسیله رسم نمودارهای Cole-Cole با استفاده از نتایج آزمایش DMTA مدل‌سازی شده و مدل پرز (Perez) برای تجزیه و تحلیل رفتار ویسکوالاستیک نانوچندسازه‌ها به کار برده شد. نتایج آزمون‌ها و بررسی مدل پرز نشان داد که بهترین خواص رئولوژی و ویسکوالاستیک برای پراکندگی 1 درصد وزنی MWCNT در محیط THF/اپوکسی به دست آمد. از تطابق مدل پرز و داده‌های DMTA نانوچندسازه‌ها، پارامتر 'χ  برای نانوچندسازه1-50W22.5RS  و 1-50W22.5R  به ترتیب 0/47 و 0/55 پیش ­بینی شد. این افت نشان‌دهنده توزیع مناسب نانولوله‌های کربنی در زمینه اپوکسی بوده که با نتایج تصاویر میکروسکوپ الکترونی مطابقت داشته است.