فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال بیست و هفتم شماره 5 (پیاپی 133، آذر و دی 1393)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال بیست و هفتم شماره 5 (پیاپی 133، آذر و دی 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/10/23
  • تعداد عناوین: 7
|
  • یونس جعفرزاده، الهام شکری، رضا یگانی* صفحات 359-371

    افزایش هم زمان مقدار تراوایی و استحکام مکانیکی و کاهش گرفتگی، از چالش های پیش روی پژوهشگران در ماتریس غشاهای پلیمری است. در این پژوهش، غشاهای پلیمری از جنس پلی اتیلن که ذرات زئولیت ZSM-5 به آن اضافه شده بود، به روش جدایی فاز با القای گرمایی ساخته شدند.ساخت غشاها در دو مرحله انجام شد. در مرحله اول، در ضخامت و دمای ثابت حمام انعقاد، مقدار زئولیت نسبت به پلیمر در محدوده 0 تا %30 وزنی تغییر داده شد و نتایج مربوط به تغییرات مقدار تراوایی آب خالص و استحکام مکانیکی با نسبت زئولیت به پلیمر ارزیابی شد. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش %60 مقدار تراوایی آب خالص، افزایش %300 استحکام مکانیکی و نیز افزایش %400 آستانه تحمل پارگی غشا در آزمون تراوایی آب خالص در غشا با غلظت %30 وزنی زئولیت است. در مرحله دوم از بهینه سازی ساختار و عملکرد غشا، به روش طراحی آزمون پاسخ رویه، اثر انفرادی و متقابل عوامل اثرگذار از جمله غلظت زئولیت، ضخامت غشا و دمای حمام انعقاد روی مقدار تراوایی آب و استحکام مکانیکی بررسی شد. نتایج به دست آمده حاکی از بهبود مقدار تراوایی آب با افزایش غلظت زئولیت و دمای حمام انعقاد است. در حالی که افزایش ضخامت غشا اثر چندانی بر بهبود تراوایی آب نداشت. نکته جالب اینکه افزایش ضخامت غشا فقط باعث بهبود استحکام مکانیکی غشا شد. درنهایت، عملکرد غشاهای ساخته شده در مرحله اول با استفاده از محلول کلاژن ارزیابی شد. نتایج به دست آمده نشان داد، غشاهای حاوی زئولیت مقاومت بیشتری در برابر گرفتگی دارند و این مقاومت با افزایش مقدار زئولیت افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: غشای پلی اتیلنی، زئولیت ZSM، 5، جدایی فاز با القای گرمایی، استحکام مکانیکی، تراوایی آب
  • محمود مهرداد شکریه، مسعود اسم خانی صفحات 373-382
    در این پژوهش، ابتدا در شرایط ایستا، خواص مکانیکی رزین اپوکسی شامل مدول های کششی و خمشی و استحکام های کششی و خمشی مطالعه شد. سپس در دمای محیط، رفتار خستگی در شرایط کشش-کشش برای بسامدهای مختلف 2، 3 و 5Hz مطالعه شد. در ادامه، رزین اپوکسی در شرایط بارگذاری خستگی خمشی با کنترل جابه جایی قرار گرفت و عمر خستگی آن بررسی شد. نتایج نشان می دهد، برای رزین بررسی شده در این پژوهش، مدول کششی برابربا 2.5GPa، مدول خمشی برابر با 3GPa، استحکام کششی برابر با 59.98MPa و استحکام خمشی برابر با 110.02MPa است. برای خطی بودن رفتار نیرو - تغییرشکل، بیشینه جا به جایی مجاز در آزمون خمش سه نقطه ای، برابر با 5mm به دست آمد. همچنین افزایش بسامد باعث کاهش عمر خستگی شکست شده و در میان بسامد های آزمون شده، مقدار عمر خستگی در بسامد 2Hz در مقایسه با بسامد 5Hz، تقریبا 5.8 برابر به دست آمده است. در ادامه تغییرات مدول کششی رزین اپوکسی در شرایط بارگذاری خستگی کشش-کشش با توجه به اهمیت آن نیز مطالعه و مشاهده شد، مدول رزین اپوکسی در بسیاری از زمان های آزمون، تغییر چشمگیری ندارد و فقط در چرخه های اولیه و پایانی نزدیک به نقطه شکست، به طور ناگهانی کاهش می یابد. برای تکمیل مطالعه رفتار خستگی رزین اپوکسی، این ماده در بارگذاری خستگی خمشی در شرایط کنترل جا به جایی در دمای محیط قرار گرفته و نمودار بیشینه تنش اعمالی نرمال شده برحسب تعداد چرخه خستگی شکست رسم شده است و با استفاده از آن می توان عمر خستگی شکست رزین در هر تنش بیشینه اعمالی دلخواه را به خوبی پیش بینی کرد.
    کلیدواژگان: رفتار خستگی، کنترل جا به جایی، رزین اپوکسی، اثر بسامد، خواص مکانیکی
  • پدرام منافی، اسماعیل قاسمی، محمد کرابی، حامد عزیزی، محمدرضا منافی صفحات 383-394
    تبلورنانوکامپوزیت های برپایه پلیمرهای نیمه بلوری در بسیاری از کاربردها نقش اساسی ایفا می کند. در این مطالعه، نانوکامپوزیت های برپایه پلی لاکتیک اسید شامل 0.5 و 1 درصد وزنی گرافن به روش محلولی با استفاده از حلال دی متیل فرمامید (DMF) ساخته شدند. برای پخش بهتر و داشتن برهم کنش مناسب با پایه پلیمری، گرافن ها با اسید اصلاح شدند و گروه های هیدروکسیل و کربوکسیل روی آنها نشانده شد. پس از مرحله اکسایش از واکنش کلردارکردن برای نشاندن گروه های کلر روی ذرات گرافن استفاده شد. واکنش اصلاح سطح ذرات گرافن به روش های زیرقرمز تبدیل فوریه، شناسایی عنصری و گرماوزن سنجی ردیابی شد. شکل شناسی نانو کامپوزیت ها با میکروسکوپ الکترونی پویشی انجام شد. رفتار تبلور به روش ناهم دما و هم دما در دماهای 115، 120، 125 و 130oC با گرماسنجی پویشی تفاضلی بررسی و اثر عامل دارکردن نانوذرات گرافن روی این رفتار مطالعه شد. این ریز نگارها از نانوکامپوزیت ها، توزیع و پراکندگی بهتر نانو ذرات عامل دارشده را در ماتریس پلیمری نشان داد. نمونه های حاوی نانو ذرات اصلاح شده و پیوند خورده با زنجیر های پلیمری، قابلیت بلورشدن بیشتری در مقایسه با نمونه های حاوی گرافن های خالص پیدا کردند. با افزایش دما در رفتار تبلور هم دما، زمان شروع تبلور (tonset) کاهش می یابد که این موضوع می تواند به تحرک زنجیرهای نانو کامپوزیت ها مربوط باشد. به نظر می رسد، با افزایش نانوذرات اصلاح شده تشکیل بلورهای β راحت تر بوده و در دمانگاشت ها مشخص تر است.
    کلیدواژگان: تبلور، نانوکامپوزیت، پلی لاکتیک اسید، گرافن، عامل دارکردن
  • مریم منصوری راد، مهدی رزاقی کاشانی، سید محمد موسوی صفحات 395-407
    امروزه به دلیل مسائل زیست محیطی، احیای لاستیک و تایر اهمیت زیادی پیدا کرده است. روش های مختلفی برای بازیابی یا گوگردزدایی از لاستیک وجود دارد. از روش هایی که در آن گوگردزدایی از لاستیک بدون تخریب ساختار پلیمری آن، انجام می شود، روش های زیستی است. در این پژوهش، قابلیت و امکان استفاده از باکتری گرمادوست اکسنده گوگرد، اسیدیانوس بریرلی، برای این منظور مطالعه شد. برای سم زدایی، ابتدا پودر لاستیک فرسوده با حلال های آلی شسته شد. سپس، در شرایط بهینه که برای رشد مناسب میکروارگانیسم به کمک نرم افزار معین شده بود، فرایند گوگردزدایی از لاستیک در دو راکتور زیستی یکی حاوی میکروارگانیسم و دیگری با شرایط یکسان ولی فاقد میکروارگانیسم انجام شد. برای حصول اطمینان از انجام فرایند گوگردزدایی، از پودر حاصل از زیست عمل آوری در راکتور، طیف زیرقرمز تبدیل فوریه و تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه شد. نتایج این آزمون ها حاکی از وجود تغییرات سطحی در پودر لاستیک و کاهش پیوندهای گوگردی بود. نمونه های حاصل از راکتورهای زیستی، با و بدون وجود باکتری و نیز پودر لاستیک فرایند نشده، با لاستیک استیرن بوتادی ان نو آمیزه سازی شد. خواص کششی و استحکام آمیزه های پخت شده با آزمون کشش تک جهتی و نیز برهم کنش های پودر با ماتریس لاستیکی، با آزمون دینامیکی- مکانیکی- گرمایی بررسی شد. اگرچه اثر میکروارگانیسم در افزایش برهم کنش پودر لاستیک اصلاح شده و ماتریس لاستیکی نو با تحلیل دینامیکی- مکانیکی- گرمایی مشاهده شد. اما بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی آمیزه های حاوی پودر اصلاح شده به وسیله اسیدیانوس بریرلی نسبت به سایر نمونه ها دیده نشد. کم بودن مقدار گوگرد، پیوند شیمیایی گوگرد در لاستیک و عدم قابلیت اسیدیانوس بریرلی در شکست پیوندهای شیمیایی می تواند از دلایل بازیابی ناکافی باشد.
    کلیدواژگان: بازیافت لاستیک، واولکانش، گوگردزدایی زیستی، اسیدیانوس بریرلی، پودر لاستیک فرسوده
  • میرحمید رضا قریشی*، قاسم نادری، مسعود منصور صفحات 409-421
    در این پژوهش، رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت های ساخته شده برپایه لاستیک گرمانرم پلی آمید 6 وکائوچوی آکریلونیتریل بوتادی ان (PA6/NBR) تقویت شده با نانولوله های کربنی تک دیواره به طور نظری و تجربی بررسی شد. دو ترکیب 60 و %40 کائوچو همراه با سه ترکیب 0.5، 1 و %1.5 نانولوله برای ساخت نمونه ها انتخاب شدند. مدل سازی برپایه به کارگیری روش اجزای حجمی نماینده دوبعدی انجام شد. محاسبات به روش اجزای محدود غیرخطی در محیط نرم افزار Abaqus/Standard انجام شد. از مدل های مکانیکی کشسان خطی و کشسان-پلاستیک با سخت شدگی همسان به ترتیب برای بیان رفتار مکانیکی نانولوله کربنی و ماتریس پلیمری استفاده شد. نمونه های واقعی نیز به طور هم زمان به روش اختلاط مذاب درون مخلوط کن داخلی ساخته شدند. داده های مربوط به این مدل ها از آزمون های تجربی مربوط معین شدند. مدل سازی به شکل دوبعدی تنش صفحه ای در دو حالت کششی و فشاری همراه با آرایش های مختلف برای نانولوله انجام شد. افزون بر این، دو حالت توپر و توخالی برای ذرات نانولوله درنظر گرفته شد. مقایسه بین مدول های کشسانی و نیز رفتار کشسان-پلاستیک پیش بینی شده به کمک مدل با نتایج تجربی به دست آمده از آزمون های کششی و فشاری روی نمونه های ساخته شده حاکی از دقت زیاد و صحت مدل سازی است. در این پژوهش مشخص شد، آرایش ذرات نانولوله اتفاقی بوده و رفتار کشسان-پلاستیک نانوکامپوزیت نیز به شکل سخت شونده همسان است. همچنین نشان داده شد، اثر فصل مشترک بین ذرات نانولوله و ماتریس همراه با آرایش ذرات در بعد سوم منبع اصلی خطا در مدل است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، نانولوله کربنی، مدل سازی، RVE، روش اجزای محدود
  • علیرضا آلبویه، عبدالحسین فریدون صفحات 423-439
    هدف اصلی این مقاله بررسی تجربی خواص کششی و گرمایی مکانیکی دینامیکی پلی پروپیلن و اسفنج پلی پروپیلن تقویت شده با نانوذرات میان متخلخل سیلیکا، هیدروکسی آپاتیت، کامپوزیت میان متخلخل سیلیکا و هیدروکسی آپاتیت است نانوکامپوزیت ها و اسفنج های نانوکامپوزیتی شامل پلی پروپیلن، سازگارکننده پلی پروپیلن، نانوذرات مختلف و اسفنج کننده شیمیایی رای نمونه های اسفنجی به روش اختلاط مذاب در اکسترودر دوپیچی با یکدیگر مخلوط شدند. نتایج حاصل از آزمون ها در مجموع نشان می دهد افزایش تمام نانوذرات پرکننده با درصد وزنی یکسان، باعث بهبود خواص مکانیکی پلی پروپیلن خالص و اسفنج پلی پروپیلن می شود. همچنین، ساختار متخلخل نمونه های اسفنجی باعث می شود، این نمونه ها، مشخصات میرایی بیشتر و خواص کششی کمتری نسبت به نمونه های جامد داشته باشند. به دلیل صلبیت و استحکام بسیار زیاد نانوذرات هیدروکسی آپاتیت، بیشترین افزایش مدول و استحکام کششی با افزودن این نانوذرات به پلی پروپیلن خالص و اسفنج پلی پروپیلن اتفاق می افتد. بیشترین ضریب میرایی با افزایش نانوذرات میان متخلخل سیلیکا - هیدروکسی آپاتیت به پلی پروپیلن خالص و اسفنج آن به دلیل ماهیت متخلخل ذرات میان متخلخل سیلیکا که با ذرات هیدروکسی آپاتیت تقویت شده اند، حاصل می شود. نتایج آزمون خواص گرمایی DSC نشان داد، افزایش نانوذرات مختلف اثر بسزایی بر رفتار تبلور و ذوب پلی پروپیلن خالص ندارند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی حاکی از پراکنش خوب و همگن نانوذرات مختلف درون ماتریس پلیمری است. افزون بر این، افزودن نانوذرات مختلف به اسفنج پلی پروپیلن باعث افزایش چگالی سلول، کاهش اندازه سلول و بهبود توزیع اندازه سلول ها می شود. همچنین کمترین اندازه سلول و بیشترین چگالی سلول با افزایش نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و میان متخلخل سیلیکا - هیدروکسی آپاتیت به اسفنج پلی پروپیلن ایجاد می شود.
    کلیدواژگان: اسفنج نانوکامپوزیتی، خواص کششی، خواص گرمایی مکانیکی، دینامیکی، سیلیکای میان متخلخل، هیدروکسی آپاتیت
  • بهزاد نجفلو، امیرمسعود رضادوست*، مسعود لطیفی صفحات 441-448

    در این مقاله، اثر ظرافت و فاصله نخ های اتصال عمودی بر رفتار شکست کامپوزیت های سه بعدی که به روش تلقیح رزین در خلا تولید شدند، ارزیابی شده است. بدین منظور کامپوزیت سه بعدی کربن- فنولی با نمره نخ های مختلف در فواصل بافت عمودی متفاوت 5.5mm تا 16.5mm تهیه شدند تا مقادیر بهینه هر یک از آنها به دست آید. نتایج آزمون خمش سه نقطه ای نشان داد، کامپوزیت های با بافت عمودی در مقایسه با کامپوزیت های فاقد الیاف در جهت ضخامت، %17تا 34%، استحکام خمشی کمتری دارند، در حالی که نخ در جهت ضخامت، موجب اتصال مکانیکی بین لایه ها شده و از گسترش پدیده لایه لایه شدن در کامپوزیت های دارای بافت عمودی جلوگیری می کند. ضعف کامپوزیت های دارای بافت عمودی به دلیل صدمات ناشی از وجود الیاف در جهت ضخامت است که موجب ایجاد نقاط تمرکز تنش و عدم هم راستایی الیاف صفحه ای می شود. از طرفی وجود الیاف در جهت ضخامت از لایه لایه شدن کامپوزیت جلوگیری می کند. درنتیجه، مقاومت لایه ای آن افزایش می یابد و نوع شکست نیز از حالت ترد به چقرمه تغییر می یابد. درحالی که در کامپوزیت های دارای بافت عمودی با نمره نخ اتصال یکسان، با افزایش فاصله نخ در بافت عمودی، استحکام خمشی کاهش می یابد، در نمونه های 5.5 میلی متری با افزایش نمره نخ اتصال، استحکام خمشی کامپوزیت کاهش و در نمونه 16.5 میلی متری افزایش نشان داد. همچنین، در نمونه کامپوزیت های دارای بافت عمودی، تنش پس از شکست اصلی، نسبت به کامپوزیت های فاقد نخ اتصال، مقادیر بیشتری داشت.

    کلیدواژگان: کامپوزیت سه بعدی، بافت عمودی، استحکام خمشی، نوع شکست، جدایی لایه ها
|
  • Yoones Jafarzadeh, Reza Yegani, Elham Shokri Pages 359-371

    Simultaneous increase in the permeance coefficient and mechanical strength and decrease in membrane fouling pose a challenge to polymeric membrane researchers. In this work، polyethylene (PE) polymer membranes، to which ZSM-5 zeolite particles have been added، were fabricated via thermally induced phase separation (TIPS) method. The fabrication of membranes is done in two steps; in the first step، in a constant coagulating bath temperature، the ratio of zeolite to polymer varies within 0-30% range and the changes in the pure water permeance and mechanical strength were assessed. The results are indicative of 60% increase in pure water permeancy، 300% increase in the mechanical strength and 400% increase in the ultimate tensile strength in pure water permeancy test in the membrane containing 30 wt% of zeolite. In the second step of optimization of the membrane’s structure and performance، the experimental design and response surface methodology (RSM) is applied to measure the individual and mutual effects of zeolite concentration، membrane’s thickness and bath temperature parameters on the water permeancy and mechanical strength. The results indicated that the water permeancy improved with any increase in the zeolite concentration and coagulation bath temperature while the membrane’s thickness scarcely affected the water permeancy. The interesting point was that any increase in the membrane thickness improved mechanical strength. Finally، the performance of membranes was evaluated using the collagen solution. The results showed that the membranes containing zeolites were more fouling resistant and the degree of resistance increased by increasing the zeolite content.

    Keywords: polyethylene membrane, ZSM, 5 zeolite, thermally induced phase separation, mechanical strength, water permeancy
  • Mahmood Mehrdad Shokrieh, Masood Esmkhani Pages 373-382
    The mechanical properties of epoxy resin including tensile and flexural modulus، tensile and flexural strength for static conditions are currently studied. The frequency effect as significant parameter at room temperature is investigated and fatigue behavior of the epoxy resin in tension-tension loading conditions for different frequencies of 2، 3 and 5 Hz are obtained. The epoxy resin has been taken under flexural bending fatigue loading and fatigue life is investigated. The results of the experiments show the values of 2. 5 and 3 GPa of tensile and flexural modules and 59. 98 and 110. 02 MPa of tensile and flexural strengths for the resin، respectively. To achieve a linear load-deflection relationship in a three-point bending experiment، a maximum allowable deflection of 5 mm is acquired. The relationship between the frequency and fatigue life shows higher frequency results in lower fatigue life. Loading with frequency of 2 Hz has provided 5. 8 times more fatigue life compared with 5 Hz loading. For a tension-tension fatigue loading condition، the variation of tensile module of epoxy resin shows no noticeable change during the fatigue loading condition. This module decreases significantly only in the primary and failure cycles close to the fracture point. In further experiments، fatigue behavior of epoxy resin was tested under flexural bending fatigue loadings with controlled deflection at room temperature. Maximum applied normalized stresses versus the number of cycles to failure curve are illustrated and it can be performed in order to predict the number of cycles to failure for the resin in arbitrary applied normal stresses as well.
    Keywords: fatigue behavior, displacement control, epoxy resin, frequency effect, mechanical properties
  • Pedram Manafi, Ismaile Ghasemi, Mohammad Karabi, Hamed Aziz, Mohammadreza Manafi Pages 383-394
    Crystallization behavior of nanocomposite based on semicrystalline polymers and graphene nanoplatelets (GNp) has been considered due to its critical effect on the performance of the final product. In this study، nanocomposite based on poly (lactic acid) /graphene nanoplatelets (PLA/GNp، 0. 5 and 1 wt %) was prepared via solution method using dimethylformamide as a solvent. PLA has the largest contribution in the current biopolymer research. To present time، it is well accepted that nanoparticles would be recognized as efficient heterogeneous nucleating agents for various semicrystalline polymers. To improve the dispersion of graphene in the matrix، functionalization using acid treatment and acylation reaction was accomplished. Characterization of functionalization reaction and grafting reaction between PLA and functionalized graphene (FGNp) was tracked by Fourier transform infrared spectroscopy، elemental analysis، and thermogravimetry analysis. Scanning electron microscopy results demonstrated that a relatively fine dispersion of FGNp is achieved in the PLLA matrix. Non-isothermal and isothermal crystallization behavior was studied using differential scanning calorimetry. The isothermal tests were conducted at test temperatures 130°C، 125°C، 120°C and 115°C. The results indicated that crystallization percentage for the samples containing FGNp nanoparticles were higher than those of pristine-containing samples. With increase of temperature in isothermal test onset time for crystallization decreased due to higher mobility of polymeric chains in the samples. It seems that the presence of functionalized nanoparticles facilitated formation of β format of crystals.
    Keywords: crystallization, nanocomposite, poly(lactic acid), graphene, functionalization
  • Maryam Mansourirad, Mehdi Razzaghi Kashani, Seyed Mohammad Mousavi Pages 395-407
    Nowadays، due to environmental concerns، there has been great attention to recycling and reclaiming of tires. Different methods have been used for reclaiming or desulfurization of rubber. One of these methods، in which desulfurization of rubber happens with no damage to the polymer structure، is desulfurization by biological microorganisms. In this research the application and performance of thermophilic and sulfur oxidizing bacteria، Acidianus brierleyi for this purpose was investigated. Ground tire rubber was detoxified with organic solvents، and the optimum conditions for growing microorganisms in the existence of rubber powder in the shaker flasks were determined. In order to accelerate the process، the suitable conditions for growth of bacteria and desulfurization in the bioreactor were adopted. Fourier transfer infrared spectroscopy and scanning electron microscopy were employed to characterize desulfurization of bio-treated powder from bioreactor. The results indicated that morphological changes on powder surface and reduction of sulfur bonds have occurred. Samples from bioreactors، with and without bacteria and also untreated rubber powder were compounded with virgin styrene butadiene rubber. Tensile and dynamic properties were investigated using uni-direction tensile test and dynamic-mechanical-thermal analysis، respectively. Although some differences in dynamic-mechanical-thermal properties of samples pointed to stronger interaction between rubber matrix and treated rubber powder، no significant improvements in the mechanical properties of vulcanizates containing A. brierleyi-treated powder were observed. Low concentration of sulfur in rubber vulcanizates، chemical bonds of sulfur، and low efficiency of A. brierleyi in breaking sulfur bonds and reclaiming rubber were considered as the reasons for low efficiency of this treatment process.
    Keywords: rubber recycling, de, vulcanization, biological desulfurization, acidianus brierleyi, waste tire powder
  • Mir Hamid Reza Ghoreishy*, Ghasem Naderi, Masoud Mansour Pages 409-421
    A theoretical and experimental study was conducted on the mechanical behavior of nanocomposites based on PA6/NBR thermoplastic elastomer reinforced by single wall carbon nanotubes (SWNTs). The selected samples include 60 and 40% NBR with 0. 5، 1. 0 and 1. 5% SWNT. The modeling methodology was based on the use of two-dimensional «representative volume elements» (RVE). The Abaqus/standard code was employed to carry out the non-linear finite element calculations. Plane stress elements were selected for discretization of the domain. Linear elastic and isotropic hardening elastic-plastic models were utilized to describe the mechanical behaviors of the carbon nanotubes and polymer matrix، respectively. The samples were simultaneously prepared using melt mixing method in a laboratory internal mixer. Different orientations including regular in both longitudinal and transverse directions and random were selected for the nanotubes in the matrix. Also، two structural forms including hollow and solid for the carbon nanotubes were chosen. The highest and lowest predicted moduli were obtained from models with regular orientation in longitudinal and transverse directions، respectively. On the other hand، comparison between the predicted elastic modulus and elastic-plastic behaviors of the samples with their corresponding experimental data revealed that the random orientation in conjunction with hollow structural form gives the best results. Moreover، the selected material model for the thermoplastic elastomer i. e.، isotropic hardening can precisely describe the mechanical behavior in both tension and compression modes. It is also concluded that the main source of error in this modeling methodology can be attributed to the effects of interface between polymer and nanotubes and orientation in perpendicular directions.
    Keywords: nanocomposite, carbon nanotube, modeling, RVE, finite element method
  • Alireza Albooyeh, Abdolhosien Fereidoon Pages 423-439
    The main purpose of this paper is the experimental study on the tensile and dynamic - mechanical thermal properties of polypropylene (PP) and polypropylene foam reinforced with mesoporous silica (MCM-41)، hydroxyapatite (HA) and the composite of mesoporous silica and hydroxyapatite (MCM41-HA) nanoparticles. Nanocomposites and nanocomposite foams containing PP، maleic anhydride grafted polypropylene، different nanoparticles and chemical blowing agent (for foam samples) are mixed using the melt-compounding technique in a twin-screw extruder. The results of the tests show that at the same nanoparticles content، all the nanofillers cause better mechanical properties than neat PP and PP foam. Also، due to the porous structure of the foam samples، these samples have the higher damping characteristics and lower tensile properties than the solid samples. Because of higher rigidity and higher strength of HA nanoparticles، the greatest increase in modulus and tensile strength occurs by adding these nanoparticles to neat PP and PP foam. The highest damping factor is obtained by adding MCM-41-HA nanoparticles to PP and PP foam، because of the porous nature of the MCM-41 particles which were reinforced by HA particles. The results of differential scanning calorimetry show that the addition of different nanoparticles does not have any significant effect on crystallinity and melting behavior of PP. Scanning electron microscopy images show that the nanomaterials were fine and uniformly dispersed within the polymer matrix. Furthermore، the addition of different nanoparticles to PP foam causes to increase the cell density، to reduce the cell sizes and to improve the cell sizes distribution. In this respect، the lowest cell sizes and the highest cell density are created by adding HA and MCM41-HA nanopaticles to PP foams.
    Keywords: nanocomposite foam, tensile properties, dynamic mechanical thermal properties, mesoporous silica, hydroxyapatite
  • Behzad Najafloo, Amir Masoud Rezadoust, Masoud Latifi Pages 441-448

    The effects of through-the-thickness yarn fineness and distance on the damage behavior of vacuum resin infused 3D carbon-phenolic composites were investigated. For this purpose، the carbon/phenolic composites with different tufting thread fineness (count) and distance ranging from 5. 5 mm to 16. 5 mm were produced to determine an optimum distance and count in the composites. Three-point bending test results show that the flexural strength of tufting composites may drop 17% to 34 % while through thickness reinforcements set up a mechanical connection between the plies and bridge over delamination cracks to avoid their penetration. The weakness is attributed to damaging effect of tufting method، misallignments of X-Y fibers in presence of Z direction reinforcement and stress concentration effect of produced holes for tufting. On the other hands، Z direction reinforcements prevent fibers delamination. Therefore، the laminate strength was increased and failure mechanism was changed from brittle to ductile fracture. In addition at the same through-thickness yarn count of tufting composites، with the increase in tufting distance، the flexural strength is reduced. But i in the case of samples with tufting distance of 5. 5 mm، the flexural strength reduced with increase in thorough-the-thickness yarn count، but for samples with tufting distance of 16 mm، showed some increases with the same count variations. After the failure stress in stress-displacement curve was increased for specimens with Z direction reinforcements.

    Keywords: 3D composite, tufting, flexural strength, failure mechanism, delamination