ورقهای میکرو/نانوکامپوزیتی ترموپلاستیک تقویت شده با الیاف پارچه شیشه/کربن- ورقهای میکرو/نانوکامپوزیتی ترموپلاستیک از مواد بازیافت تقویت شده با درصد بالای مواد سلولوزی/براده چوب
محور پژوهش
مواد پیشرفته و محصولات مبتنی بر فناوری‌های شیمیایی
پژوهشکده/دانشکده
مهندسی مکانیک
حوزه پژوهش
مواد پیشرفته (پلیمرها و کامپوزیت‌ها)
عنوان
ورقهای میکرو/نانوکامپوزیتی ترموپلاستیک تقویت شده با الیاف پارچه شیشه/کربن- ورقهای میکرو/نانوکامپوزیتی ترموپلاستیک از مواد بازیافت تقویت شده با درصد بالای مواد سلولوزی/براده چوب هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه: ورق های کامپوزیتی تقویت شده با الیاف پارچه نظیر پارچه های شیشه و یا کربن معروف به فایبرگلس از رزین های ترموست دوجزئی یا بیشتر ساخته شده اند که طبعاً به دلیل ماهیت و خاصیت رزین ترموست (گرماسخت)، عموماً ترد هستند، قابلیت تغییر فرم مجدد ندارند و قابلیت تغییر فرم در قابلیت های دیگر نظیر فرآیند ترموفورمینگ ندارند. چالش مهم، صرف نظر از عدم قابلیت بازیافت مواد ترموستی، در بسیاری از کاربرد چقرمگی و انعطاف پذیری یک ورق کامپوزیتی پلیمری یکی از ملزومات حیاتی است نظیر آنچه در ساخت پنل های دیوارهای پیش ساخته مورد نیاز است، استفاده در بدنه خودرو و موارد استفاده مانند ساخت کلاه ایمنی موتور سیکلت و یا ماسک های تثبیت اندام پزشکی در جراحی ها و پرتودرمانی. از طرف دیگرف قسمت عمده ای از فایبرگلس ها و یا ترموست های تقویت شده با پارچه الیاف شیشه و یا کربن فرمولاسیون نانوکامپوزیتی نداشته و عموماً از رزین های خالص ساخته شده اند. بعلاوه، ساخت ورق های ترموپلاستیک تقویت شده با پارچه الیاف شیشه و یا کربن بدلیل عدم ماهیت قابلیت ریختگری رزین به دلیل نیاز به جریان مذاب پلیمر اعم از خالص یا تقویت شده با نانو/میکروذرات با فرآیندهای رایج با اعمال دیسپارسیون و تفرق ذرات امکان پذیر نیست مانند آنچه در فرآیند پرس گرم دیده می شود بطوریکه جریان مذاب و نیروهای برشی برای ایجاد توزیع یکنواخت ذرات وجود ندارد. همچنین، عدم وجود تجهیزات صنعتی توانمند در ایجاد دیسپارسیون و تفرق ذرات تقویت کننده دز فاز زمینه پلیمری ترموست یک چالش پراهمیت به خصوص در رابطه با زمان ژل شدن رزین علاوه بر مسائل مطروحه است. هدف از این طرح ساخت ورق های نانو/میکرو کامپوزیتی پلیمری گرمانرم (ترموپلاستیک) تقویت شده با پارچه الیاف مانند الیاف شیشه و یا کربنی است که با استفاده از پیش فرآیندهای اعمال دیسپارسیون و توزیع ذرات و به ویژه محور اصلی ساخت ورق های تقویت شده ترموپلاستیک با استفاده از دوغلتک ترکیب مذاب کلندرینگ می باشد. با استفاده از این سامانه در کنار ایجاد مذاب از گرانول های پلیمری و یا مستربچ نانو/میکروکامپوزیتی تحت برش و حرارت، امکان ایجاد تهیه لایه های پلیمری به عنوان فاز زمینه یا ماتریس بمنظور احاطه کردن پارچه الیاف به عنوان تقویت کننده ثانوی ایجاد می شود مزایا: -ورق کامپوزیتی پلیمرترموپلاستیک/ الیاف پارچه بر خلاف روش های موجود که بر پایه رزین های ترموست است، از پلیمر ترموپلاستیک انعطاف پذیر به عنوان فاز زمینه استفاده کرده که انعطاف پذیری غیرقابل مقایسه ای بین ورق های این فناوری نسبت به ورق های ترموست وجود دارد. -لمینت های کامپوزیت تقویت شده با الیاف پارچه نظیر شیشه/کربن عموماً از رزین های خالص ترموست با لایه گذاری الیاف ساخته شده است که به دلیل فرآیند های لایه گذاری دستی می تواند وقت گیر و پرهزینه تر باشد، در صورتیکه ساخت ورق های ترموپلاستیک روش این اختراع توسط ماشین آلات و روش های فرآوری پلیمر های ترموپلاستیک صورت می گیرد. -ورق های ترموپلاستیک تقویت شده همزمان با الیاف شیشه و یا کربنی به همراه نانو/میکرو ذرات باعث که علاوه بر افزایش خواص مکانیکی، خواص ضد رطوبت بدلیل استفاده از لایه های ترموپلاستیک دارند. کاربردها: استفاده از ورق های ترموپلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه/کربن در ساخت پنل های دیواری، سقفی و کف پیش ساخته -استفاده در ساخت ماسک های تثبیت اندام بدن پزشکی -ساخت بدنده خودرو و کلاه ایمنی -،مصارف ترموفورمینگ ورق های کامپوزیتی نظیر ساخت قطعات صنعتی و خودرو -عایق سازی رطوبتی نمای ساختمان و سازه های دیگر -صنایع بسته بندی قطعات و تجهیزات حساس گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها ساخت میکرو/نانوکامپوزیت های پلیمری گرمانرم (ترموپلاستیک) تقویت شده با پارچه الیاف مانند الیاف شیشه و یا کربنی شامل مراحل اصلی زیر است. هدف نهایی قراردهی و آغشته سازی الیاف در داخل و توسط پلیمر ترموپلاستیک و یا مشتقات کامپوزیتی آن است که در این روش توسط غلتک ترکیب مذاب کلندرینگ صورت می گیرد: 1-هموژن سازی و دیسپارسیون نانو و میکرو ذرات توسط سامانه های اعمال انرژی (مکانیکی- آلتراسوند) در داخل حلال و یا الکل 2-ساخت مستربچ میکرو/نانوکامپوزیت ترموپلاستیک با استفاده از دستگاه اکسترودر مذاب به عنوان ماده اولیه دستگاه غلتک کلندرینگ 3- عملیات دو غلتک ترکیب مذاب کلندرینگ به منظور تبدیل گرانول های پلیمر و یا مستربچ های میکرو/نانوکامپوزیتی به ورق های نانو/میکرو ترموپلاستیک تقویت شده با آغشته سازی پارچه الیاف نظیر الیاف شیشه و یا کربن توسط پلیمر تحت فشار و حرارت زیرساخت اصلی پژوهش تجهیزات دیسپارسیون و فرآوری و ساخت نانو و میکرو کامپوزیت های پلیمری گرمانرم بوده و بطور ویژه دستگاه رولر میکسر کلندرینگ و اکستروژن مذاب طراحی و ساخته شده در آزمایشگاه پلیمر و نانوکامپوزیت مستقر در دانشکده مکانیک است. نمونه های اولیه محصول ساخته شده است و در حال حاضر بررسی خواص مکانیکی و ساختاری و به ویژه خواص آب گریزی نمونه ها در حال انجام است. با محوریت این پژوهش طراحی و ساخت کامپوزیت های لمینت تقویت شده با نانوذرات به منظور بهبود خواص مورد نظر در کاربردهای ویژه مورد نظر بوده و این فعالیت های پژوهشی در حال توسعه در این گروه تحقیقاتی می باشد. تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط: ورقهای میکرو/نانوکامپوزیتی ترموپلاستیک تقویت شده با الیاف پارچه شیشه/کربن- ورقهای میکرو/نانوکامپوزیتی ترموپلاستیک از مواد بازیافت تقویت شده با درصد بالای مواد سلولوزی/براده چوب