فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال بیست و پنجم شماره 4 (پیاپی 120، مهر و آبان 1391)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال بیست و پنجم شماره 4 (پیاپی 120، مهر و آبان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/10/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نرگس علیزاده، مهدی صفی*، علی اکبر یوسفی صفحات 255-263

    مطالعات انجام شده روی خواص نانوکامپوزیت های پلیمری حاوی نانولوله های کربنی بیشتر در زمینه خواص مکانیکی، رئولوژیکی، گرمایی و الکتریکی است. خواص نوری نانوکامپوزیت های پلیمری حاوی نانولوله های کربنی خیلی روشن نیست. از این رو، در کار حاضر خواص نوری این نانوکامپوزیت ها در ناحیه مرئی مطالعه و بررسی شده است. برای انجام این کار، با استفاده از روش اختلاط مذاب، نانوکامپوزیت پلی متیل متاکریلات حاوی ترکیب درصدهای مختلف نانولوله های کربنی و دوده تهیه شد. برای بررسی خواص نوری نمونه های تهیه شده، طیف انعکاسی نمونه ها به کمک طیف نورسنج انعکاسی با هندسه اندازه گیری d/8 در محدوده مرئی با طول موج بین 400 تا 700 nm اندازه گیری شد. مقادیر پارامترهای رنگی * b*، a و * L هریک از نمونه ها در فضای رنگ CIELAB تحت روشنایی شبیه ساز نور روز یعنی D65 و مشاهده کننده 1964)° 10 (محاسبه شد. شاخص سیاهی مطابق معادله پیشنهادی Westland و همکاران برای هریک از نمونه ها در حالت پودر و نیز نانوکامپوزیت های مختلف تهیه شده، محاسبه شد. طبق نتایج به دست آمده از آزمون های مختلف، با افزایش مقدار نانولوله های کربنی تا 5/ 0 درصد وزنی، مقدار سیاهی نمونه ها افزایش نشان داد. همچنین مشاهده شد، نمونه های حاوی نانولوله های کربنی در تمام ترکیب درصدهای موجود نسبت به نمونه های حاوی دوده، سیاهی بهتری را نشان می دهند. تصاویر به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز پراکنش مناسب با استفاده از روش اختلاط مذاب را نسبت به روش در محلول در یک ترکیب درصد خاص نشان داد. به نظر می رسد، در حالت پراکنش بهتر نانولوله های کربنی مانند استفاده از روش اختلاط مذاب، این نانومواد می توانند به عنوان جایگزین مناسبی برای دوده معرفی شوند.

    کلیدواژگان: نانولوله های کربنی چنددیواره، خواص نوری، نانوکامپوزیت، پلی متیل متاکریلات، شاخص سیاهی
  • فربد علی محمدی، مجید منتظر، علی شمایی، محمدکریم رحیمی صفحات 266-275
    نانوذرات نقره کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف دارند، به ویژه اثر ضدمیکروبی آنها روی پلیمرها و الیاف نساجی شناخته شده است. در روش های معمول این نانوذرات با کاهش شیمیایی نیترات نقره سنتز می شوند، اما در کار حاضر، روش جدیدی ارائه شده که در آن از محلول آمونیاکی نقره استفاده شده که با بهک ارگیری یک ترکیب کاتیونی پایدار شده است. بر این اساس، ابتدا نیترات نقره با قلیا به اکسید نقره تبدیل شده و سپس با استفاده از محلول آمونیاک به شکل محلول نقره آمونیاکی +] 2(Ag(NH3 [در آمده است. در ادامه با افزودن پلی وینیل پیرولیدون PVP ((به عنوان عامل کاهنده و پایدارکننده همراه با تابش UV-C نانوذرات نقره سنتز شده است.
    خواص نانوذرات نقره سنتزشده شامل پلاسمون سطحی ذرات، بلورینگی، اندازه ذرات و توزیع پراکندگی آنها بررسی شده است. سپس، کالای پنبه ای سفیدگری شده با استفاده از نانوذرات نقره سنتزشده در غلظت های مختلف به روش پد تکمیل شده و برخی خواص کالای تکمیل شده بررسی شده است. این آزمون ها شامل بررسی طیف انعکاسی، بررسی رنگ با تعیین مقادیر شاخص های رنگی * b*، a و * L، بررسی شکل شناسی سطح و بررسی وجود نقره با استفاده ازEDAX بوده است. همچنین، فعالیت ضدباکتری نمونه تکمیل شده به کمک یک باکتری گرم مثبت Staphylococcus aureus و یک باکتری گرم منفی Escherichia coli بررسی و تایید شده است.
    پایداری خواص ضدباکتری نمونه تکمیل شده نیز در برابر شست وشو ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد، بهک ارگیری نانوذرات نقره به مقدار بسیار کم) 200 ppm (در روش پد روی پارچه پنبه ای سفید می تواند تا 20 مرتبه شست وشوی خانگی پایدار باشد و فعالیت ضدباکتری آن تا بیش از % 97 حفظ شود. در این روش، پلی وینیل پیرولیدون علاوه بر پایداری نانوذرات نقره در محلول سبب پایداری مناسب آنها روی پارچه پنبه ای نیز شده است.
    کلیدواژگان: پنبه، نانوذرات نقره، پلی وینیل پیرولیدون، پایداری ذرات، ضدباکتری
  • جواد مختاری، مهدی نوری، مریم جهان بیگلری صفحات 277-287
    رفتار رنگی و رسانایی الکتر کیی پارچه پلی استر با پوششی از نانوذرات پلی) 3- متیل تیوفن(به روش پلیمرشدن شیمیایی بررسی شده است. رفتار رنگی پارچه پلی استر دارای پوشش پلی) 3- متیل تیوفن(با اعمال جریان الکتر کیی به کمک ولت سنج رقمی بر سطح نمونه و ثبت طیف انعکاسی حاصل از آزمون طیف سنجی انعکاسی بررسی شد. اثر زمان و دمای واکنش و غلظت مواد اولیه)مونومر و اکسنده(روی رسانایی الکتر کیی و سایر خواص پلیمر پوششی افته بر سطح پلی استر مطالعه شده است. تصاویر م کیروسکوپی الکترونی پویشی نشان می دهد، سطح پارچه به طور مطلوب با ذرات پلیمر در ابعاد نانومتر پوشش یافته است. دستی ابی به ابعاد نانومتر از ذرات پلی) 3- متیل تیوفن(به روش پلیمرشدن شیمیایی با همزدن شدید انجام شده است.
    بررسی های بیشتر به وسیله طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه) FTIR (برای تا یید شکل گیری ذرات پلیمر روی سطح نمونه، اندازه گیری مقاومت الکتر کیی سطح نمونه ها به روش دونقطه ای و اندازه گیری طیف انعکاسی وابسته به فشار و جریان الکتر کیی به منظور بررسی رفتار رنگی نمونه ها انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد، پلیمرشدن اکسایشی بدون ایجاد هیچ تغییر و آسیبی در ساختار تر یکب زمینه یعنی پلی استر، تنها به طور سطحی و فیز کیی منجر به تشکیل پلی) 3- متیل تیوفن(شده است. افزایش زمان و دمای واکنش)کمتر از 0°C (و نسبت مولی مونومر به اکسنده)تا حداکثر 3:1 (موجب کاهش مقاومت الکتر کیی سطح پارچه پلی استری پوششی افته با پلی) 3- متیل تیوفن(می شود. در طول فرایند پلیمرشدن، استحکام نمونه پلی استری دارای پوشش پلیمری کاهش یافت)استحکام پلی استر خام: 23/36 kgf و استحکام نمونه پوششی افته: 19/42 kgf (. جابه جایی به شکل جابه جایی آبی در اثر فشارهای زیاد در طیف انعکاسی نمونه، تغییر رنگ تحت فشار قابل توجهی را در نمونه های پوششی افته بیان میک ند. منسوجات رسانای تولید شده خواص نوری و الکتر کیی ویژه ای دارند.
    کلیدواژگان: پلی) 3، متیل تیوفن(، نانوذرات، پلیمرشدن شیمیایی، خواص رنگی، پیزورنگی
  • عاطفه پیشداد، بابک کفاشی، سید محمد دواچی صفحات 289-300
    تاکنون پژوهش های گسترده ای درباره نانوکامپوزیت های پلیمری حاوی نانولوله های کربنی انجام شده است که از این میان تعداد کمی از آنها به سامانه های بر پایه رزین های گرماسخت اختصاص یافته اند. در حالی که امروزه این رزین ها کاربردهای گسترده ای را در صنایع مختلف شیمیایی دارند. تولید ساختار نانو در کامپوزیت های پلیمر نانولو له کربنی سبب بهبود خواص فیزیکی و مکان کیی آنها می شود. خواص مکان کیی اصولا باید با برهمک نش میان پلیمر و پرکننده بررسی شود و سایر خواص از قبیل خواص رئولوژ کیی و الکتر کیی نیز با چگونگی پراکنش ذرات در ماتریس پلیمری در ارتباط هستند. با توجه به کاربرد گسترده پلی ورتان ها در صنایع مختلف و نیاز به بهبود برخی از خواص آنها از جمله خواص مکان کیی و الکتر کیی، در این پژوهش، برای بهبود خواص نانولوله های کربنی چنددیواره) MWCNT (به پلی ال پلی تترامتیلن اتر گل کیول PTMEG((به عنوان ماده اولیه پلیی ورتان افزوده شده است. بدین منظور، پس از اصلاح سطح نانولوله ها با سولفور کی اسید نیتر کی اسید و نشاندن گروه های عاملی کربوکسیل کی روی سطح آنها سامانه های محلولی پلی تترامتیلن اتر گل کیول MWCNT با ترکیب درصدهای مختلفی از نانوذرات تهیه شد. اندازه گیری های رئولوژ کیی درجه پراکنش MWCNT را به دست داد. همچنین، تشکیل ابرساختار نانوذرات به کمک دو آستانه زهش)* Ф و ** Ф(در سرعت های تغ ییر شکل کم بررسی کمی شد. برهمک نش میان پلیمر و MWCNT با بررسی طیف های زمان آسایش زنجیر های پلیمری روی این سامانه ها بررسی و بهبود زیادی در ** 0/5 wt%) Ф) نشان داد. زهش بحرانی برای PTMEG/MWCNT در حدود 5/ 0- 25 / 0 درصد وزنی برآورد شد. بهبود چشمگیر مشخصه های رئولوژ کیی به دلیل کلوخه شدن ذرات در * Ф و پیوستگی خوشه ها در ** Ф مشاهده شد. سطح نمونه ها نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی FE-SEM مطالعه شد و در ترکیب درصد 75 / 0 وزنی تجمعی از خوشه ها و تش یکل شبکه ای از نانولوله ها در بستر پلیمر مشاهده شد.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی چنددیواره، پلی یورتان، رئولوژی، ابرساختار، نانوکامپوزیت گرماسخت
  • محمود مهرداد شکریه، سعید اکبری رکن آبادی صفحات 301-313
    برای تعیین تنش های پسماند با روش شیارزنی، ابتدا شیاری در چند مرحله در قطعه مدنظر ایجاد شده و کرنش های ناشی از آزادسازی تنش های پسماند هر مرحله به وسیله کرنش سنج ثبت می شود. سپس، تنش های پسماند به کمک کرنش های اندازه گیری شده و ضرایب نرمی محاسبه می شود. فرض اساسی لحاظ شده در روش مزبور این است که کرنش ثبت شده فقط ناشی از آزادسازی مولفه تنش پسماند عمود بر جداره شیار است. در حالی که شیارزنی دو مولفه تنش برشی را نیز در جداره شیار آزاد میک ند که ممکن است مقادیر کرنش های ثبت شده به وسیله کرنش سنج را تحت تاثیر قرار دهد. در این پژوهش، اثر تنش های پسماند برشی داخل و خارج صفحه بر کرنش های ثبت شده در روش شیارزنی برای یک نمونه کامپوزیت کربن اپوکسی و نیز یک نمونه فولادی بررسی شده است. با استفاده از مدل سازی اجزای محدود و با درنظر گرفتن توزیع تنش های فرضی نشان داده شده است که هر دو مولفه تنش برشی در مقایسه با تنش عمودی اثر قابل توجهی بر مقادیر کرنش های ثبت شده دارند. در نهایت، برای اندازه گیری همزمان تنش های پسماند عمودی و برشی روش جدیدی با استفاده از دو کرنش سنج که در دو سمت شیار نصب می شوند، ارائه شده است. در بخش پایانی، درستی نتایج شبیه سازی با انجام آزمون شیارزنی روی دو نمونه کامپوزیت کربن اپوکسی به اثبات رسید.
    کلیدواژگان: تنش پسماند برشی، کامپوزیت پلیمری، روش شیارزنی، تحلیل اجزای محدود، کرنش
  • شاهین شادلو، مجیدرضا آیت الهی *، محمود مهرداد شکریه صفحات 315-322

    درا ین مطالعه، رفتار شکست نانوکامپوزیت های پای ها پوکسی تقویت شده با نانولوله های کربنی دودیواره به روش دینام کی مولکولی بررسی شده است. برای آماده سازی مدل پلیمری، ساختار اتمی دقیق اپوکسی استفاده شده در مطالعات آزمایشگاهی و برای انجام شبیه سازی از پتانسیل های Tersoff و Amber در توصیف رفتار نانولوله کربن و اپوکسی استفاده شد. از میان روش های موجود برای شبیه سازی فرایند ایجاد پیوند عرضی، روشی بهک ار گرفته شد که به شرایط واقعی نزد کیتر باشد. بدین منظور همچنان که سامانه به شکل دینام کیی شبیه سازی می شد، اگر اتم های مشخصی از مولکول مونومر یا سختک ننده در فاصله معینی از کیدیگر قرار می گرفتند، بین آنها پیوند ایجاد می شد. انجام این کار برای اپوکسی خالص و نانوکامپوزیت های مختلف جداگانه انجام شد. سپس، برای راست آزمایی مدل آماده شده شبیه سازی بیرونک شیدن نانولوله کربنی انجام شد و نتایج به دست آمده با نتایج ارائه شده توسط پژوهشگران پیشین مقایسه شد. همچنین، انرژی شکست اپوکسی خالص حاصل از شبیه سازی با آنچه در شرایط آزمایشگاهی به دست آمد، مقایسه شد و مطابقت خوبی حاصل شد. به منظور بررسی اثر ساختار نانوکامپوزیت بر انرژی شکست آن، نانولوله های کربنی در سه راستای مختلف صفر، 45 و 90 درجه مدل شد. نتایج نشان داد، زمانی که نانولوله های کربنی در زاویه 45 درجه قرار می گیرند، بیشترین مقدار انرژی شکست برای نانوکامپوزیت به دست می آید. تلاش شد تا این نتایج با معادله های ارائه شده برای کامپوزیت ها مقایسه شود.

    کلیدواژگان: دینامیک مولکولی، نانولوله های کربنی، اپوکسی، شکست، نانوکامپوزیت
  • آرش چاووشی، محراب مدهوشی، امیر موتاب ساعی، علیرضا شاکری صفحات 323-331
    در این پژوهش، اثر عمل آوری گرمایی تابش ریزموج بر خواص مکان کیی و شکل شناسی نانوکامپوزیت های گرد تخته فیبر با چگالی متوسط) MDF (- پلی پروپیلن بررسی شده است. بدین منظور، نانوخاک رس کلویزیت Cloisite 15A) 15A (در سه سطح وزنی 2، 4 و % 6 بهک ار گرفته شد. از پلی پروپیلن) PP (به عنوان ماده زمینه و مالئ کی انیدرید پیوند یافته با پلی پروپیلن)) MAPP نیز به مقدار % 4 وزنی به عنوان عامل جفت کننده استفاده شد. همچنین، ماده لیگنوسلولوزی استفاده شده در این پژوهش گرد حاصل از سمباده زنی سطح تخته های MDF)سطح %50 وزنی(بود. نمونه های آزمون با استفاده از اکسترودر دوپیچی به شکل گرانول تهیه شدند. سپس، با چگالی اسمی 1 g/cm3 در ابعاد 30×20×1 cm با استفاده از روش پرس گرم تهیه شدند. آزمون خمش طبق استاندارد 1– CEN/TS 15534 و آزمون ضربه مطابق با استاندارد ASTM D4495 انجام شد. برای بررسی شکل شناسی و فاصله لایه های سیل کیات) d001 (در کامپوزیت های تهیه شده، از آزمون های پراش پرتو XRD) X) و م کیروسکوپ الکترونی پویشی) FE-SEM (استفاده شد. نتایج نشان داد، بیشترین استحکام خمشی، مدول خمشی و استحکام ضربه ای در سطح 2 درصد وزنی ذرات نانوخاک رس به دست می آید. خواص مکان کیی نمونه های عمل آوری شده با تابش ریزموج نیز نسبت به سایر نمونه های آزمون)عمل آوری نشده با تابش ریزموج(بهتر بود. همچنین، مطالعات پراش پرتو X نشان داد که افزایش فاصله بین صفحات خاک رس در نمونه های کامپوزیت با ساختار بین لایه ای است. نتایج FE-SEM نشان داد، در نانوکامپوزیت های عمل آوری شده، ذرات گرد MDF به طور بهینه تر با فاز زمینه پلیمری تر یکب شده و عمل دربرگرفتن ذرات به وسیله پلیمر بهتر انجام شده است.
    کلیدواژگان: تابش ریزموج، نانوخاک رس، گرد، MDF کامپوزیت، آزمون مکانیکی
|
  • Narges Alizadeh, Mahdi Safi, Ali Akbar Yousefi Pages 255-263

    Most recent studies on polymer nanocomposites containing carbon nanotubes include mechanical، rheological، thermal and electrical properties. Optical properties of polymer nanocomposites containing carbon nanotubes are not very clear. Accordingly، in the present work، the optical properties of these naocomposites are studied in the visible region of electromagnetic spectrum. To do that، PMMA nanocomposites including different percentages of carbon nanotubes (CNTs) and carbon black are prepared by applying melt mixing method. To characterize the optical properties، the spectral reflectance values of the prepared samples are measured by a reflectance spectrophotometer with d/8 geometry in the visible region from 400-700 nm. The color parametric values a*، b* and L* of the samples are calculated in CIELAB color space under a simulator of the day light i. e.، D65 and the observer 1964 (10°). For all forms of samples، i. e. powder and different prepared nanocomposites، the blackness index، proposed by Westland and et al.، is calculated. For the latter، the transmission electronic microscope (TEM) images are obtained، also. As a result، with increasing the nanotube content up to 0. 5 %wt، the spectral reflectance factors decreases down to 7% and the blackness content of the samples increases. In addition، the results show in comparison with carbon black، the samples containing carbon nanotubes represent a better blackness index. The TEM images show that for specific carbon nanotube content، the spreading CNT by melt mixing method is better than solution method. It seems that CNT can replace carbon black by its more efficient distribution by an appropriate method such as melt mixing.

    Keywords: multi, walled carbon nanotubes, optical properties, nanocomposite, poly(methyl methacrylate), blackness index
  • Farbod Alimohammadi, Majid Montazer, Ali Shamei, Mohmmad Karim Rahimi Pages 266-275
    Silver nanoparticles have been extensively applied in various fields such as polymers and textile fibers considering their well known antimicrobial properties. In conventional methods nano silver is synthesized through chemical reduction however، in this paper a novel synthesis method based on aqueous solution of ammonia/silver complex with cationic stabilizer along with UV-C irradiation is introduced. On this basis، silver nitrate was oxidized with sodium hydroxide and then transformed into [Ag (NH3) 2]+ aqueous solution with ammonia followed by adding PVP as a reducing and stabilizing agent and irradiated by UV-C. The formation of silver nanoparticles was confirmed from the appearance of surface plasmon absorption and the X-ray diffraction (XRD) demonstrated that the colloidal nanoparticles were pure silver and Zeta sizer showed particle size distribution. Cotton fabric finishing was accomplished in pad process with various concentrations of nano-sized colloidal silver. Some characteristics of the fabric such as antimicrobial against different microorganisms including gram positive bacteria (Staphylococcous aureus)، one gram negative bacteria (Escherichia coli)، UV–vis spectrophotometry، color space a*، b* and L*، scanning electron microscopy، EDAX were investigated. Very good antibacterial efficacy against S. aureus and E. coli (higher than 97%) appeared even by applying a low nanosilver content (200 ppm) for twenty cycles of home laundering. Polyvinyl pyrrolidone resulted in a remarkable control in the release of silver nanoparticle from the coating and can improve the long-term microbiological activity، especially against home laundering.
    Keywords: cotton, silver nanoparticle, polyvinylpyrrolidone, particles stability, antibacterial
  • Javad Mokhtari, Mahdi Nouri, Maryam Jahanbiglari Pages 277-287
    Chromic behavior and electrical conductivity of poly (3-methylthiophene) nanoparticles - coated polyester fabric was investigated by chemical polymerization method. The electrochromic behavior of poly (3-methylthiophene) coated polyester fabrics were measured by digital voltmeter on the samples surface and the reflectance spectra were recorded. The effects of reaction time، temperature، and oxidant concentration on conductivity and other properties of the coated fabric were studied. Scanning electron microscopy confirmed that the surface of fabric has entirely been coated with poly (3-methylthiophene) particles at range of nanometer. Further characterizations were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy to provide evidence of forming nanoparticles onto the fabric، UV-Vis absorption spectroscopy، electrical surface resistivity and pressure dependence visible reflectance spectrophotometer measurements. It can be found that the oxidant polymerization has been done physically without any structural changes. Results showed that the increasing of reaction time and temperature (less than 40°C) and oxidant to monomer molar ratio up to 3:1 led to a decrease in the electrical resistance of polymer-coated fabric. Also، the strength of samples was decreased during the polymerization (raw polyester fabric''s strength، 23. 36 kgf; coated polyester fabric''s strength، 19. 42 kgf). The blue shift in the reflectance spectra under high pressure represented the piezochromism in poly (3-methylthiophene) nanoparticlescoated polyester fabric.
    Keywords: poly(3, methylthiophene), nanoparticles, chemical polymerization, chromic properties, piezochromism
  • Atefeh Pishdad, Babak Kaffashi, S. Mohammad Davachi Pages 289-300
    Formation of polymer/CNT nanocomposites enhances the physical and mechanical properties of polymer matrices. Basically، the mechanical properties are investigated by means of polymer/filler interactions. The other properties such as the rheological and electrical properties are examined by particle distribution and dispersion in the polymer matrices. Due to the variety of industrial applications of polyurethane and the need to improve their properties، in the current work، the improvements of PTMEG with carbon nanotubes have been studied. The particles were acid treated in a mixture of sulfuric/nitric acid، providing uniform dispersion of the nanotubes in the polymer matrix. The rheological measurements have been used to obtain the optimum degree of MWCNT dispersion، and the formation of nanoparticles superstructure were quantified by two percolation thresholds (Ф*،Ф**) at low deformation rates. The critical percolation for PTMEG/MWCNT was estimated at 0. 25-0. 5 wt%. A significant improvement in the rheological characteristics was observed due to the agglomeration of particles at Ф* and continuous network of clusters at Ф**. The interfacial interaction of composites was also measured by means of relaxation time spectra and showed high improvement at Ф** (0. 5 wt%). Considering the FE-SEM images of specimens، it was found that there is a nanotube network or cluster agglomeration at the concentration 0. 75 wt% of MWCNT in the polymeric matrix.
    Keywords: multi, walled CNT, polyurethane, rheology, superstructure, thermoset nanocomposite
  • Mahmoud Mehrdad Shokrieh, Saeed Akbari Roknabadi Pages 301-313
    The thermal residual stresses generated during curing process of laminated polymer composites can negatively affect their mechanical strength and performance. Premature failure، delamination، out-of-plane deformation and matrix cracking are negative effects of residual stresses. In order to predict the residual stresses effects on the performance of composite components، it is important to develop techniques to measure those stresses. The slitting method is one of the most conventional methods of residual stress measurement. In this method، a slit is created incrementally through the thickness of the stressed part and the released strains in each incremental depth are then measured by a strain gauge. A major assumption of this method is that the measured strains during the slitting experiment are only caused by the residual stress component perpendicular to the slit face. However، slitting process will also release two shear stress components in the slit plane، which may influence the values of the measured strains. This paper investigates the effect of the released in-plane and out-of-plane residual shear stresses in the slitting process on the measured strains for a carbon/epoxy laminate as well as a steel specimen. The results of the finite element simulations show that both components of the residual shear stress may significantly affect the measured strains during the slitting experiment. For simultaneous determination of residual normal and shear stresses، a new method using two strain gauges attached in both sides of the slit is presented. Finally، the validity of the simulation results was demonstrated by carrying out the slitting experiments on two carbon/epoxy composite specimens.
    Keywords: residual shear stresse, polymer composite, slitting method, finite element analysis, strain
  • Shahin Shadlou, Majid Reza Ayatollahi, Mahmoud Mehrdad Shokrieh Pages 315-322

    The nanoscale fracture behavior of epoxy-based nanocomposites reinforced with double-walled carbon nanotube (DWNT) was investigated by molecular dynamics (MD) simulations technique. In order to prepare a nanocomposite model including polymer and DWNT، the exact atomic structure of epoxy was adopted as in previous experimental studies made by authors. Tersoff and Amber potential، which are well known potentials، were used for simulation of polymer and DWNT، respectively. Among different available methods to simulate the cross-linking process، a technique was adopted with closer similarity to what happens in real conditions. Therefore، when some especial atoms of monomer and hardener molecules were closer than a specific potential distance، the chemical bonds were created between them. To verify the prepared model، a pull-out simulation was carried out and the results were compared with those of previous studies. It was found that although a rather wide range for interface strength has been presented by different researchers and different techniques، the strength obtained in this study is in the middle of this range. In addition، the fracture energy obtained from the simulations for pure epoxy was compared with that of experimental results and good agreement was obtained. To evaluate the effect of nanocomposite structure at nanometer scale، DWNT was modeled in three different angles relative to the loading direction، including 0°، 45°and 90°. It was found that when DWNT is parallel with the loading direction (i. e. 90°) it has the least impact on the fracture energy. The maximum fracture energy was obtained when MWNT was at 45° relative to loading direction. These results were compared with the theories provided for conventional composites.

    Keywords: molecular dynamics, carbon nanotubes, epoxy, fracture, nanocomposite
  • Arash Chavooshi, Mehrab Madhoushi, Amir Mootab Saei, Alireza Shakeri Pages 323-331
    The effect of microwave thermal treatment on mechanical properties of composites made from MDF dust-polypropylene was investigated. In this regard، nanoclay (Cloisite 15A) was added in three different (2، 4 and 6 %wt) levels into the composites. Furthermore، polypropylene (PP) was used as a matrix material and maleic anhydride-grafted polypropylene (MAPP) was used as coupling agent at 4%wt. The medium density fibreboard (MDF) dust was used as lignocellulosic material in the present study. Test samples were made، using extrusion process (twin screw)، as granules. Then، samples with dimensions 30×20×1 cm were prepared with 1 g/cm3 nominal density for the polymer composites using hot pressing method. The bending strength and impact strength were measured according to the technical specifications CEN/TS15534:2007 and D-4495 regulation of ASTM standard، respectively. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques were employed to evaluate the extent of intercalation and exfoliation of silicate layers in the nanocomposites. Finally، the mechanical tests of flexural strength، flexural modulus and impact strength were performed on the samples. The results showed that the highest flexural strength، flexural modulus and impact strength were obtained at level 2 wt% nanoclay particles. The mechanical strength of the samples that were treated by microwave radiation was the highest. Also، X-ray diffraction studies showed increases in the interlayer spacing of silicate layers and intercalation of polymer chains between the clay layers. Scanning electron microscopy results showed that in the nanocomposites treated by microwave radiation، MDF dust was desirably compounded with thermoplastic materials.
    Keywords: microwave radiation, nanoclay, MDF dust, composite, mechanical test