| تعداد نشریات | 284 |
| تعداد نشریات سازمان | 82 |
| تعداد شماره‌ها | 3,043 |
| تعداد مقالات | 34,036 |
| تعداد مشاهده مقاله | 46,406,806 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 77,475,542 |
نقش نانو کربنات کلسیم در بهبود ویژگی‌های مکانیکی نانوکامپوزیت‌های آرد صنوبر و پلی‌پروپیلن بازیافتی | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 29 مرداد 1404 | ||
| نوع مقاله: فراورده های مرکب چوب | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.369762.1807 | ||
| نویسندگان | ||
| علی رضا خاکی فیروز* 1؛ احمد ثمریها2؛ هیرسا جویا اردکانی2 | ||
| 1عضو هیات علمی | ||
| 2دانشگاه ملی مهارت | ||
| چکیده | ||
| بیان مساله و اهداف: با توجه به افزایش روزافزون استفاده از نانوکامپوزیت‌ها در صنایع مختلف، بهبود ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی این مواد اهمیت ویژه‌ای دارد. نانوکامپوزیت‌ها به دلیل ترکیب مواد مختلف، ویژگی‌های منحصر به فردی از جمله سبکی، استحکام و مقاومت در برابر عوامل محیطی از خود نشان می‌دهند. در این راستا، نانوکربنات کلسیم به عنوان یک تقویت‌کننده مؤثر شناخته شده است که می‌تواند به بهبود عملکرد نانوکامپوزیت‌های آرد صنوبر و پلی‌پروپیلن بازیافتی کمک کند. این پژوهش به بررسی تأثیر میزان نانوکربنات کلسیم بر خواص مکانیکی این نانوکامپوزیت‌ها می‌پردازد. نانوکربنات کلسیم به عنوان یک ماده تقویتی، می‌تواند با بهبود چسبندگی و انتقال تنش بین فازهای مختلف نانوکامپوزیت، خواص مکانیکی آن را بهبود بخشد. هدف اصلی این تحقیق، ارزیابی تأثیرات اندازه و مقدار نانوکربنات کلسیم بر مدول الاستیسیته، مقاومت کششی، و سایر ویژگی‌های مکانیکی نانوکامپوزیت‌ها است. با توجه به تنوع کاربردهای نانوکامپوزیت‌ها در صنایع بسته‌بندی، خودروسازی، و ساخت و ساز، نتایج این مطالعه می‌تواند به توسعه مواد سبک و مقاوم در این صنایع کمک کند. همچنین، این تحقیق می‌تواند راهکاری برای استفاده بهینه از مواد بازیافتی ارائه دهد، که به نوبه خود به حفظ محیط زیست و کاهش هزینه‌ها کمک خواهد کرد. در نهایت، این پژوهش به دنبال شناسایی بهترین ترکیب از نانوکربنات کلسیم و آرد صنوبر به منظور دستیابی به نانوکامپوزیت‌های با عملکرد بالا است که بتوانند در پاسخ به نیازهای صنعتی و محیطی مدرن قرار گیرند. مواد و روش‌ها: برای این منظور پلی‌پروپیلن (در سه سطح 50، 60 و 70 درصد)، آرد چوب صنوبر (در سه سطح 30، 40 و 50 درصد)، نانوکربنات کلسیم (در چهار سطح 0، 1، 2 و 3 درصد وزنی) و انیدرید مالئیک پیوند داده‌شده با پلی‌پروپیلن در سطح ثابت 3 درصد، به‌وسیله اکسترودر دو ماردونی (دو مارپیچه) با یکدیگر مخلوط و نمونه‌های آزمونی استاندارد با استفاده از روش قالب‌گیری تزریقی ساخته شدند. سپس خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی و خمشی، مدول کششی و خمشی، مقاومت به ضربه فاق‌دار، و سختی، مطابق با استانداردهای ASTM D 638، ASTM D 747، ASTM D 256، ASTM D 224 و ASTM D 703 اندازه‌گیری شدند. نتایج: نتایج مربوط به مقدار F و سطح معنی‌داری نشان داد اثر مقدار آرد چوب بر ویژگی‌های مکانیکی شامل مقاومت کششی، خمش، مدول کششی و خمشی، مقاومت به ضربه فاق‌دار، و سختی، در سطح اطمینان 95 درصد معنی‌دار گردید. همچنین، اثر نانوکربنات کلسیم بر مقاومت کششی و خمشی، مدول خمشی، و سختی نیز در سطح اطمینان 95 درصد معنی‌دار بود، در حالی که مدول خمشی، مقاومت به ضربه فاق‌دار در این سطح معنی‌دار نشدند. اثر متقابل مقدار آرد و نانوکربنات کلسیم بر تمامی مقاومت‌ها در سطح اطمینان 95 درصد معنی‌دار نبود. نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که افزایش آرد چوب صنوبر از 30 به 50 درصد تأثیر قابل‌توجهی بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌ها دارد، به‌ویژه در افزایش مقاومت کششی و خمشی، مدول و سختی. این بهبود به دلیل افزایش چسبندگی و انتقال تنش بین فازها است. با این حال، افزایش مقدار آرد منجر به کاهش مقاومت به ضربه و تردی بیشتر کامپوزیت می‌شود. اضافه کردن نانو کربنات کلسیم تا 3 درصد وزنی نیز خواص مکانیکی را بهبود می‌بخشد، اما مشابه با آرد، مقاومت به ضربه کاهش می‌یابد. به‌طور کلی، انتخاب مناسب نوع و مقدار مواد افزودنی می‌تواند به بهبود عملکرد نانوکامپوزیت‌ها کمک کند، اما توجه به اثرات منفی مانند کاهش مقاومت به ضربه نیز ضروری است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| صنوبر؛ نانو کربنات کلسیم؛ مقاومت خمشی؛ مدول خمشی؛ سختی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| The Role of Nano Calcium Carbonate in Improving the Mechanical Properties of Poplar Wood Flour and Recycled Polypropylene Nanocomposites | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Alireza KHAKIFIROOZ1؛ Ahmad Samariha2؛ Hirsa Jouya Ardekani2 | ||
| 1Scientific mission | ||
| 2NUS | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and objectives: Given the increasing use of nanocomposites in various industries, improving the mechanical and physical properties of these materials has become particularly important. Nanocomposites, due to their combination of different materials, exhibit unique features such as lightness, strength, and resistance to environmental factors. In this context, calcium carbonate nanoparticles are recognized as an effective reinforcing agent that can enhance the performance of poplar wood flour and recycled polypropylene nanocomposites. This research examines the impact of calcium carbonate nanoparticle content on the mechanical properties of these nanocomposites. As a reinforcing material, calcium carbonate nanoparticles can improve mechanical properties by enhancing adhesion and stress transfer between different phases of the nanocomposite. The main objective of this study is to evaluate the effects of the size and amount of calcium carbonate nanoparticles on the elastic modulus, tensile strength, and other mechanical characteristics of the nanocomposites. Given the diversity of applications for nanocomposites in packaging, automotive, and construction industries, the results of this study could contribute to the development of lightweight and durable materials in these sectors. Additionally, this research could provide strategies for the optimal use of recycled materials, which in turn would help preserve the environment and reduce costs. Methodology: For this purpose, polypropylene was used at three levels (50%, 60%, and 70%), poplar wood flour at three levels (30%, 40%, and 50%), and calcium carbonate nanoparticles at four levels (0%, 1%, 2%, and 3% by weight). Additionally, maleic anhydride grafted polypropylene was included at a fixed level of 3%. These materials were mixed using a twin-screw extruder, and standard test samples were produced using the injection molding method. Subsequently, mechanical properties, including tensile and flexural strength, tensile and flexural modulus, impact resistance, and hardness, were measured according to ASTM standards D 638, D 747, D 256, D 224, and D 703. Results: The results related to the F-value and significance level indicated that the effect of wood flour content on mechanical properties, including tensile strength, flexural strength, tensile and flexural modulus, impact resistance, and hardness, was significant at the 95 percent confidence level. Additionally, the effect of nano calcium carbonate on tensile and flexural strength, flexural modulus, and hardness was also significant at the 95 percent confidence level, whereas the flexural modulus and impact resistance were not significant at this level. The interaction effects between wood flour and nano calcium carbonate on all resistances were not significant at the 95 percent confidence level. Conclusion: The findings of this research indicate that increasing the amount of poplar wood flour from 30 to 50 percent has a significant impact on the mechanical properties of nanocomposites, particularly in enhancing tensile and flexural strength, modulus, and hardness. This improvement is attributed to increased adhesion and stress transfer between phases. However, the increase in wood flour content leads to reduced impact resistance and greater brittleness of the composite. Adding nano calcium carbonate up to 3 weight percent also improves mechanical properties, but similarly to wood flour, it reduces impact resistance. Overall, the appropriate selection of the type and amount of additives can enhance the performance of nanocomposites, while attention to negative effects such as reduced impact resistance is also essential. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Poplar, Nano Calcium Carbonate, Flexural Strength, Flexural Modulus, Hardness | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 99 |
||