بررسی تأثیر نوع و مقدار ماده فوم زای شیمیایی بر خواص مکانیکی دینامیکی چندسازه حاصل از پلی اتیلن سنگین – الیاف کتان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار علوم و صنایع چوب و کاغذ، گروه سلولزی و بسته‌بندی، پژوهشکده شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران

2 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد ملایر، دانشگاه آزاد اسلامی، ملایر، ایران

چکیده

این پژوهش با هدف ارزیابی بررسی تأثیر نوع و مقدار ماده فوم زای شیمیایی بر خواص مکانیکی دینامیکی چندسازه حاصل از پلی اتیلن سنگین – الیاف کتان انجام شد. چندسازه ها با استفاده از فرایند اختلاط در یک مخلوط کن داخلی تهیه و سپس به روش تک مرحله ای (Batch) فوم شدند. دو نوع ماده فوم زای شیمیایی شامل آزو دی کربن آمید و بی کربنات سدیم در سه سطوح 0، 2 و phr 4 مورد استفاده قرار گرفت. مقدار الیاف کتان و سازگارکننده در تمام تیمارها به ترتیب 60 درصد و phr 2 ثابت در نظر گرفته شد. آزمون های استاتیک شامل خمش و کشش بر روی نمونه ها انجام گرفت. خواص مکانیکی دینامیکی چندسازه ها شامل مدول ذخیره، مدول اتلاف و فاکتور اتلاف در دامنه دمایی 60- تا 150+ درجه سانتی گراد با نرخ حرارت دهی 5 درجه سانتی گراد و فرکانس 1 هرتز مورد مطالعه قرار گرفت. ریخت شناسی نمونه ها نیز با عکسبرداری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ماده فوم زای شیمیایی باعث افزایش اندازه سلول و کاهش دانسیته سلول و خواص مکانیکی چندسازه ها می شود. از طرفی، کمترین میزان استحکام مکانیکی در چندسازه فوم شده با بی کربنات سدیم مشاهده شد. تصاویر SEM موید آن است که نوع و مقدار ماده فوم زای شیمیایی تأثیر قابل ملاحظه ای بر کاهش دانسیته چندسازه فوم شده دارد. با افزایش مقدار ماده فوم زای شیمیایی، مدول ذخیره و مدول اتلاف نمونه‌ها کاهش یافت. در حالی که فاکتور اتلاف با افزودن ماده فوم زای شیمیایی به چندسازه افزایش می یابد. چندسازه های فوم شده با آزو دی کربن آمید در مقایسه با بی کربنات سدیم، مدول ذخیره بالاتری را نشان داد.

کلیدواژه‌ها


[1] Park, C.B. and Sun, A.H., 2005. Influence of foaming agents on properties of wood flour- polypropylene composites. Journal of Polymer Engineering Science, 38: 212-219.

 [2] Guo, G., Rizivi, G.M. and Park, C.B., 2008. Wood polymer composite foams, Wood Polymer Composites. Woodhead Publishing Ltd, Great Abington, Cambridge, UK , 227-253.

[3] Rizvi, G., Matuana, L.M. and Park, C.B., 2000. Foaming of PS/wood fiber composites in extrusion using moisture as a blowing agent. Journal of Polymer Engineering Science, 40(10): 2124-2132.

[4] Mangeloglu, F. and Matuana, L.M., 2003. Foaming of rigid PVC/wood flour composites though a continuous extrusion process.Vinyl Additives Technology Journal, 9: 26-31.

[5] Bledzki, A.K. and Faruk, O., 2005. Effects of the chemical foaming agents, injection parameters, and melt- flow index on the microstructure and mechanical properties of microcellular injection molded wood fiber/ polypropylene composites. Journal of Applied Polymer Science, 97: 1090-1096.

[6] Kord, B., 2011. Preparation and characterization of lignocellulosic material filled polyethylene composite foams.  Journal of Thermoplastic Composite Materials, 25(8) 917–926.

[7] Bledzki, A.K., Zhang, W. and Faruk, O., 2005. Microfoaming of flax and wood fiber reinforced polypropylene composites.Holz als Roh- und werkstoff, 63: 30-37.

[8] Bledzki, A.K. and Faruk, O., 2006. Effect of chemical foaming agent content on cell morphology and physico-mechanical properties. Journal of Cellular Plastic, 42: 63-76.

[9] Matuana, L.M. and Faruk, O., 2010. the effect of gas saturation conditions on the expansion ratio of microcellular poly (lactic acid)/wood-flour composites.Express Polymer Letters, 4(10): 621–631.

[10] Pourabbasi, S. and Kord, B., 2011. Investigation on the effect of chemical foaming agent and wood flour content on mechanical properties, density and cell morphology of HDPE/EVA/ wood flour hybrid foamed composites. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 2(1): 63-80. (In Persian).

[11] ASTM D E1640., 2013. Standard test method for assignment of the glass transition temperature by dynamic mechanical analysis, American Society of Testing and Materials.

[12] Kord, B., Varshoei, A. and Chamany, V., 2011.  Influence of chemical foaming agent on the physical, mechanical and morphological properties of HDPE/wood flour/nanoclay composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 30(13): 1115–1124.

[13] Faruk, O., Bledzki, A.K. and Matuana, L.M., 2007. Microcellular foamed wood plastic composites by different process. Macromolecules Material Engineering Journal, 292: 113-117.

[14] Riahinezhad, M., Ghasemi, I., Karrabi, M. and Azizi, H., 2010. An Investigation on the correlation between rheology and morphology of nanocomposite foams based on low density polyethylene (LDPE) and ethylene vinyl acetate (EVA) blends, Journal of Polymer Composite, 31(10): 1808-1816.

[15] Matuana, L.M., Park, C.B. and Balatinecz, J., 1997. Processing and cell morphology relationships for microcellular foamed PVC/wood fiber composites. Journal of Polymer Engineering Science, 38: 212-219.

[16] Pothan, L.A., Oommen, Z. and Thomas S., 2003. Dynamic mechanical analysis of banana fiber reinforced polyester composites. Composite Science Technology, 17: 283–293.

[17] Romanzini, D.,  Ornaghi, H.L, Amico, S.C. and Zattera, A.J., 2012. Influence of fiber hybridization on the dynamic mechanical properties of glass/ramie fiber-reinforced polyester composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 31(23): 1652–1661.

[18] Devi, L.U., Bhagawan, S.S. and Thomas S., 2010. Dynamic mechanical analysis of pineapple leaf/glass hybrid fiber reinforced polyester composites. Polymer Composite, 31: 956–965.

[19] Pothan, L.A., George, C.N. and John, M.J., 2010. Dynamic mechanical and dielectric behavior of banana-glass hybrid fiber reinforced polyester composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 29: 1130–1145.

[20] Tajvidi, M., Ebrahimi, G.H. and Enayati, A.A., 2003. Dynamic mechanical analysis of compatibilizer effect on mechanical properties of wood flour-polypropylene composites. Iranian Journal of Natural Resources, 47-59. (In Persian).

[21] Kord, B., Ekrami, M. and Roohani, M., 2014. Effect of nanoclay particles content on the mechanical properties of wood flour-polypropylene composites using dynamic mechanic thermal analysis. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 5(2): 15-26.

[22] Dufresne, A., 2000. Dynamic mechanical analysis of the interphase in bacterial polyester/cellulose whiskers natural composites. Composite Interfaces, 7 (1): 53-67.