new5 free

کاربرد سطح فعالها بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی الیاف پلی پروپیلن

29.000تومان

توضیحات

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد” M . SC ”
مهندسی نساجی _ شیمی نساجی و علوم الیاف
عنوان :
کاربرد سطح فعالها بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی الیاف پلی پروپیلن

 

 

140 صفحه فایل pdf

 

 

فهرست مطالب

 

عنوان صفحه
چکیده .…………………………………………………………………… الف
مقدمه……………………………………………………………………… ب
فصل اول – مروری بر مقالات
-1-1 پروپیلن……………………………………………………………… 1
-2-1 اهمیت استفاده از لعاب در ریسندگی …………………………………… 3
-3-1 نانو..………………………………………………………… 8
-4-1 نانو تیوپ کربن………………………….……………………………… 8
فصل دوم – تجربیات
-1-2 مواد مورد مصرف……………………………………………………… 14
-2-2 مشخصات دستگاههای مورد استفاده..……………………………… 14
-2-2-1 دستگاه اکسترودر………………………………………… 14
.Heat set – -2-22 دستگاه ……………………………………….14

 Spinfinish -3-2-2 دستگاه اندازه گیری میزان  ……………………………………….. 16
-4-2-2 دستگاه استحکام سنج..………………………….………… 19
SEM ) -5-2-2)  دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی  ………………..19
-6-2-2 دستگاه لایه نشانی طلا.……………………….…………… 20

 -FTIR ) 7-2-2 دستگاه طیف سنجی مادون قرمز فوریه ……………… 20

X -8-2-2 دستگاه اشعه  ………………………………………………………………………… 20
-3-2 روش کار……………………………………………………… 20
فصل سوم – نتایج ، بحث و نتیجه گیری کلی
-1-3 خواص مکانیکی …………………………………………………………………………………… 24
3 آمار توصیفی ………………………………………………………………………………………… 26
F -3-3 آزمون.توکی……………………………………………………………………………….. 31 )

-4-3 مقایسه میانگین تیمارهای مورد مطالعه براساس آزمون توکی………………………. 35
F -5-3 آزمون )دانکن )…………………………………………………………………………………. 43

-6-3 مقایسه میانگین تیمارهای مورد مطالعه براساس آزمون دانکن ……………………. 47
-7-3 جذب …………………………………………………………………………………………………. 82
-8-3 میکروسکوپ………………………………………………………………………………………… 83
X -10-3 اشعه   ……………………………………………………………………………………..86
-11-3 نتیجه کلی ………………………………………………………………………………………….. 87

 

 

چکیده :

 

پلی پروپیلن پلیمری چند منظوره با خواصی جالب توجه برای کاربردهای متفاوت است . این پلیمر همراه با پیشرفت علوم و فنون مختلف با کمک پژوهشهای علمی به وجود آمده و به کمک پژوهشهای علمی خواص آن بهبود یافته است . هدف از انجام پروژه حاضر این است که خصوصیات مکانیکی این الیاف با افزایش نانوتیوپ کربن افزایش یابدو غلظت بهینه مصرف روغن Spinfinish  مشخص شود .  لکن جهت کاهش هزینه و رفع مشکلات افزایش در مرحله ذوب ریسی ، افزایش این مواد در مرحله بعد از اسپینرت و ضمن افزایش روغن Spinfinish به الیاف اضافه می گردد . همچنین غلظتهای مختلف و انواع مختلفی از روغن Spinfinish   در الیاف آزمون گردید . تیمارهای مورد مطالعه از نظر  مقدار استحکام در پنج دسته قرار گرفته اند . بنابر این پنج دسته تیمارهای مشخص شده بر اساس آزمون دانکن در سطح 5% عبارتند از :

.a دسته: تیمارهای خالص   CNT و SP،  SP خالص    و 1به 1 / 1به 5/1 ،

. b دسته: خالصSP  ، تیمارهای 1به 5 /1

.  c دسته:SP,CNT،   یک1 به 3 آب و ، 1به 1 ،  1به 5 /1

.d دسته:   و 1به 3 ،  SP,CNT    ،یک به 3 آب .

e دسته:  آب خالص .

و در سطح 1% عبارتند از :

. SP,CNT 1به 3 آب و ، 1،1 به 1 / 1به 5 ، SP خالص ، CNT و SP تیمارهای خالص : a دسته
. و 1به 3 SP,CNT 1به 3 آب و ، تیمارهای 1به 1 : b دسته
آب خالص . : c دسته

در بررسی تغییر غلظت spinfinish نمونه Spinfinish   خالص استحکام بیشتری نسبت به سایر نمونه ها دارد .در مورد بررسی استفاده از نرمکن های متفاوت نرمکن 4AME علاوه بر افزایش  استحکام نسبت به نمونه استاندارد باعث می شود نخ حاصله بسیار نرم شود. در بررسی طیفهایFTIR  گروه جدیدی مشاهده نمی شود .

 در طیفهای بدست آمده از اشعهXتغییر قابل ملاحظه ای در نسبت کریستالینگی و آمورف مشاهده  نمی گردد ودر نتیجه می توان گفت که نانوتیوپ کربن بر روی کریستالینگی تاثیری ندارد . در بررسی عکسهای حاصله از میکروسکوپ الکترونی مشاهده می شود که با افزایش میزانSpinfinish
مقدار آن بر روی الیاف افزایش یافته است و نخ ریسیده شده با آب خالص صدمه فوق العاده زیادی دیده و استحکام آن کاهش یافته است .
همچنین در بررسی میزان جذب مشخص می شود که با افزایشSpinfinish میزان جذب نیز افزایش می یابد و با گرفتن سطح مقطع نرمی بیشتری در لیف مشاهده می شود ولی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. AME  4 باتوجه به اینکه ساختار شیمیایی آن را نمی دانیم لکن نرمی و لطافت بسیار زیادی در نخ ایجاد کرده بود .

 

 

مقدمه :

الیاف پلی پروپیلن از گروه الیاف الفینی می باشد و به روش ذوب ریسی تهیه می شود . جهت بهبود وتغییر خواص آن می توان مواد مختلفی را در اکسترودر به همراه مذاب پلیمر مخلوط کرد . در این پروژه بجای متد فوق مواد و سطح فعالها را درمرحله بعد از اکسترودر در زمان افزودن spinfinish به الیاف اضافه می کنیم که اگر این روش جواب دهد بسیار کم هزینه تر و راحتتر نسبت به روشهای دیگر است . با توجه به اینکه پلیمر پس از اسپینرت هنوز مذاب است وکشیده نشده امکان با نسبتهای هر گونه تغییر در آن وجود دارد . در این پروژه نانوتیوپ کربن و آب و spinfinish متفاوت مخلوط و بررسی شده اند .

 

 

فصل اول

مروری بر مقالات

 

پروپیلن:

پروپیلن از گروه پلیمرهای پلی اولفینی می باشد . ماده ای سبک است با جرم مخصوص کمتر از آب در حدود gr/cm³ 0/19 و از پلیمر شدن گاز پروپیلن بدست می آید . پلی پروپیلن در برابر رطوبت ، روغنها و حلالهای معمولی مقاوم است . پروپیلن از فرآیند کراکینگ در تصفیه خانه های نفت حاصل می شود . پلی پروپیلن در سه ساختار فضایی موجود می باشد :
-1 پلی پروپیلن ایزوتاکتیک : تمام گروههای متیل در یک طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرند و از نظر فضایی محلهای مشابهی دارند .
-2 پلی پروپیلن اتاکتیک : گروههای متیل بطور تصادفی در دو طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرد ، بنابراین مولکول تقارن و نظم فضایی نخواهد داشت و نظم بلوری نیز به وجود نخواهد آمد .
-3 شکل فضایی سیندیو تاکتیک :گروههای متیل یک در میان در دو طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرند .
امروزه در صنعت برای تولید پلی پروپیلن ایزوتاکتیک از کاتا لیزور های زیگلر – ناتا که ترکیبی از انواع تیتانیوم کلراید ،ها لیدهای آلومینیوم و بازهای مناسب است واز طریق کئوردیناسیون آنیونی ، موجب پلیمری شدن پلی پروپیلن می شود استفاده می نمایند. محدوده دمای ذوب پلی پروپیلن بسته به ساختار شیمیایی وخلوص در نظم فضایی متغیر است وبستگی به روش اندازه گیری دارد .
وجود کومونومرها یا نبود نظم فضایی مولکولها موجب کاهش دمای ذوب می شود . دمای ذوب پلی پروپیلن با روش حجم سنجی c ° 174 و با روش گرماسنجی پویشی تفاضلی DSC ) °C  165) است . ساختار بلوری بوجود آمده در پلی پروپیلن به شرایط محیط (دما ، تنش ، وجود و نوع هسته گذارها ) بستگی دارد . در صد تبلور پلی پروپیلن معمولا 60 – 45 درصد است و در دمای 130- 140 متبلور می شود . مواد هسته گذار مانند اسید بنزوئیک دمای تبلور را به – 155 °C می رسانند . هسته گذارها موجب افزایش سرعت متبلور شدن می گردند . تعداد  گویچه ها افزایش می یابد و اندازه آنها کوچک می شود . همچنین با کاهش دما سرعت متبلور C° 110 سرعت متبلور شدن به شدت کاهش می یابد . شدن افزایش می یابد اما در دمایی کمتر از گویچه از قسمتهای بلوری و بی نظم ساخته شده است . بهترین روش اندازه گیری نظم فضایی درپلی پروپیلن استفاده ازرزونانس مغناطیسی هسته است. دمای تبدیل شیشه ای هسته  18- تا 20 – گزارش شده است که مقدار آن بستگی به درصد تبلور پلی پروپیلن ایزوتاکتیک دارد . چگونگی قرار گرفتن قسمتهای بلوری در کنار قسمتهای بی نظم ریز ساختار را مشخص می کند . ریز ساختارهای ورقه ای ، فیبریلی و گویچه ای برای پروپیلن مشاهده شده است .  فرآیند کشش بر ساختار داخلی الیاف تاثیر گذاشته و تغییراتی را در آرایش یافتگی و تبلور آنها موجب می گردد . بطوریکه ساختار گویچه ای الیاف ریسیده شده به ساختمان فیبریلی تبدیل می شود . پلی پروپیلن مقاومت خوبی در مقابل اسیدها و قلیاها از خود نشان می دهد . اسید نیتریک غلیظ و قلیاهای غلیظ و داغ ، پلی پروپیلن راموردحمله قرار داده و پلی پروپیلن در اسید سولفوریک داغ ،تترا کلرو اتیلن داغ ، تترا کلرو اتان داغ ، تولوئن داغ و زایلن حل می گردد .

پلی پروپیلن حتی در دمای اتاق کاملا حساس به اکسیژن بوده ، ازاینرو ضد اکسید کننده هایی برای محافظت پودر پلی پروپیلن در مدت انبار و ضد اکسید کننده بیشتری به منظور اجازه ذوب به هنگام اکستروژن مورد نیاز می باشد . لیف نیز بایستی توسط یک ضد اکسید کننده طولانی مدت حفاظت گردد . الیاف پلی پروپیلن دارای وزن کم و استحکام بالا بوده و مقاومت در برابر فرسایش خوبی دارند ، همچنین جذب رطوبت کمتر از 1  / 0% را دارا می باشند که مشکل الکتریسیته ساکن ،  را بوجود می آورد . الیاف پلی پروپیلن معمولا در درجه حرارتهای  °C 100 ) 250 -260 °  بالای نقطه ذوب ) به روش ذوب ریسی ریسیده می شوند و این به دلیل آنستکه پلی پروپیلن در نقطه ذوب خود دارای ویسکوزیته بالایی است ، به همین دلیل برای کارکرد بهتر پمپ ها ، انجام بهتر فیلتراسیون و خروج بهتر مذاب از رشته ساز ، دمای ریسندگی بالا برده می شود . الیاف پلی پروپیلن معمولا قابل رنگرزی نبوده زیرا رزین مزبور دارای مکانهای رنگ پذیری نمی باشد . بنابر این الیاف پلی پروپیلن رنگی با افزودن پیگمنت قبل از اکستروژن تولید می گردند . خواص فیزیکی الیاف ریسیده شده بدون کشش بویژه خصوصیات مکانیکی آنها مانند استحکام کم ، مدول پایین و ازدیاد طول برگشت ناپذیر بالا باعث می شود که این الیاف برای صنعت نساجی مناسب نباشند و جهت ایجاد خواص مناسب از کشش استفاده می شود . به این نوع کشش که بعد از مرحله ریسندگی صورت می گیرد کشش سرد اطلاق می شود که می تواند در درجه حرارت اتاق و یا حتی در درجه حرارت بسیار بالا ، تا درجه حرارت ذوب پلیمر انجام گیرد که باعث می شود ازدیاد طول غیر قابل برگشت فیلامنت ریسیده شده به 200 تا 1000 درصد طول اولیه آن برسد . بر اثر کشش ، مولکولها در طول محور لیف حالت تقریبا موازی نسبت به یکدیگر پیدا کرده و نظم آنها و همچنین بلورها نسبت به محور لیف افزایش می یابد .

کشش الیاف مصنوعی معمولا ، تشکیل بلورهای جدید و یا تخریب بلورهای موجود از قبل را به همراه دارد . با افزایش درجه کشش ، درجه آرایش یافتگی نسبت به محور لیف که اغلب با انکسار مضاعف نشان داده می شود ، افزایش می یابد ولی تبلور می تواند بر اثر کشش بدون تغییر باقی مانده ، کاهش و یا افزایش یابد . در بعضی از پلیمر ها بدلیل امکان حرکت زیاد در مناطق بدون نظم فقط آرایش یافتگی در مناطق آمورف بر اثر کشش افزایش یافته و تبلور جدیدی شکل نمی گیرد . در بعضی دیگر نیز آرایش یافتگی بلورها در جهت محور لیف افزایش یافته ولی تغییری در بلورها بوجود نمی آید . کشش الیاف پلی پروپیلن همیشه با افزایش آرایش یافتگی در همراه می باشد .  با افزایش b و a و کاهش آرایش یافتگی در جهت محورهای c جهت محور سرعت ریسندگی استحکام الیاف افزایش یافته و از میزان ازدیاد طول نسبی آنها کاسته می شود .

 

 نانو :

نانو در نانو تکنولوژی از لغت یونانی nanos  به معنی کوتوله یا کوتاه مشتق شده . دانشمندان از این پیشوند برای ذراتی به ابعاد  10 یا یک بیلیونیوم استفاده می کنند . یک نانومتر یک  بیلیونیوم متر است که در حدود 100000 مرتبه کوچکتر از قطر یک موی انسان است . نانوتکنولوژی سعی می کند با دستکاری اتمها ، مولکولها و ذرات نانوسایز بصورت دقیق و کنترل شده ای موادی با سازمان اصلی جدید و خواص جدید و نو بسازد . مرحله اولیه نانوتکنولوژی تجمع کردن اتمهاست که اولین بار در سال  1959 میلادی بوسیله یک فیزیکدان بنام Feynman Richard انجام شد . در واقع در نانوتکنولوژی خواص مواد وقتیکه سایز آنها به محدوده نانومتر کاهش می یابد تغییر می کند . یک ذره کوچک نانومی تواند داخل ماتریکس پلیمرقرار بگیرد و باعث ایجاد نتیجه ای بی سابقه شود . توزیع یکنواخت نانوذرات در طول ماتریکس پلیمر باعث حمل نیرو در طول مسیر پلیمرو افزایش چقرمگی و مقاومت در برابر سایش پلیمر می شود .[ 8] یکی از اهداف عمده نانوتکنولوژی ساختن تراشه های کامپیوتری و دیگر قطعات  است که هزاران مرتبه کوچکتر ازآنچه اکنون موجود است بوجود آورد .

 

فهرست منابع فارسی :

 

-1 حقیقت کیش ، محمد ، 1383 ، پلی پروپیلن ، تهران ، انجمن پلیمر ایران . [ ز ] ، [ 5 [69] ، [26] ، [25] ، [24] ، [23] ،[ 22] ، [
-2 سروش ، نیلوفر ، 1378 ، تغییرات ساختمانی الیاف پلی پروپیلن بر اثر کشش ، سمینار ، [4] ، [ کارشناسی ارشد ، دانشگاه صنعتی امیر کبیر ، دانشکده مهندسی نساجی . [ ب ] ، [ 3 . [17] ، [11] ، [7]
-3 خسرو شاهی ، علی ، 1373 ، بررسی تاثیر سرعت ذوب ریسی بر روی خواص الیاف پلی پروپیلن ، پایان نامه کارشناسی ارشد ، دانشگاه صنعتی امیر کبیر ، دانشکده مهندسی نساجی .
-4 توانایی ، حسین ، 1382 ، روان کننده و ضد الکتریسیته ساکن در صنعت نساجی ، اصفهان ، ، [80] ، [79] ، [11] ، [ 7 ] ، [5 ] ، [ 4 ] ، [ جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان . [ 3 .[82] ، [81 ]
-5 میر جلیلی ، محمد، 1379 ، مجموعه مقالات همایش علمی و صنعتی سازندگان ماشین آلات [51] ، [ و تولید کنندگان مواد نساجی ، یزد ، انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد . [ 50 .[53] ، [52] ،
-6 سمنار شاد ، علی اکبر ، 1375 ، مروری بر لعاب در الیاف مصنوعی ، تهران ، الهام . [ 7 . [89] ، [86] ، [85] ، [70] ، [67] ، [45] ، [44] ، [38] ، [23] ،[22] ، [21]

 

فهرست منابع غیر فارسی:

7- SHIM EUNKYOUNG ,”A STUDY OF SPINFINISH APPLICATION ON FIBERS “ A dissertation submitted to the Graduate Faculty of North Carolina State University in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Doctor of Philosophy ,Fiber and Polymer Science , 2001.[2]
8- QIAN LEI and HINESTROZA JUANP, “APPLICATION OF NANOTECHNOLOGY FOR HIGH PERFORMANCE TEXTILES “ Institute Of Textile Technology College Of Textiles , North Carolina State University , College Of Textiles .
9- Internet, http://WWW. Wisegeek.com .
10- Pourdeyhimi Behnam , “ Nano Sciences In Textile Initiative “Carbon Nanotubes and Polypropylene Composite Fibers , NCSU College Of Textiles .
11- Internet, http://WWW.carbonsolution.com
12- T.E.Chang , L.R. Jensen , A. Kisliuk , R.B. Pipes , R. Pyrz , A.P. Sokolov “Microscopic mechanism of reinforcement in single – wall carbon nanotube/polypropylene nanocomposite “ , polymer 46 (2005) 439-444.
13- Russell E. Gorga and William E . Dondero . “ Effect of Structural Morphology on the Mechanical Properties of Carbon Nanotube/Polypropylene Composites “ , North Carolina State University , 2401 Research Dr. , Bldg.66-353 , Raleigh , NC 27695 , 2005 .
14- “Nanomaterials : Carbon nanotube reinforced polymers “, Advanced – Composites – Bulletin , 2002 .
15- Kumar – S , Doshi – H , Srinivasarao – M , Park – Jo , Schiraldi – DA , “ Fibers from polypropylene/nanocarbon fiber composites , polymer , 2002 .
16- Li Chensha , Liang Tongxiang , Weizhelu , Tang Chunhe , Hu xiaoqing , CaO Maosheng and Liang , Ji “ Improving the antistatic ability of polypropylene fibers by inner antistatic agent filled with carbon nanotubes “ , Composites science and technology, Vol 64 , Issues 13-14 , october 2004 , PP . 2089-2096 .
17- ERICKSON JODY , “ INCORPORATING CARBON NANOTUBES IN TO POLYPROPYLENE FIBERS , Athesis submitted to the Graduate Faculty of North Carolina State University in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science , DEPARTMENT OF TEXTILE AND APPAREL , TECHNOLOGY AND MANAGEMENT , 2003 .
18- Arup R . Bhattacharyya , T.V. Sreekumar , Tao Liu , Satish Kumar , Lars M . Ericson , Robert H . Hauge , Richard E. Smalley , “ Crystallization and orientation studies in polypropylene/single wall carbon nanotube composite , “ polymer 44 (2003) 2373-2377 . Nanomaterials: Carbon nanotube reinforced polymersNanomaterials: Carbonnanotube reinforced polymersNanomaterials

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “کاربرد سطح فعالها بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی الیاف پلی پروپیلن”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

− 3 = 7