بررسی تجربی تاثیر پرتوهای یون ساز بر خواص مکانیکی-حرارتی نانوماده مرکب وینیل استر تیتان همراه با بررسی عددی خواص مکانیکی
چکیده
رزین وینیل استر از جمله پلیمرهای گرماسخت است که به خاطر هزینه پایین و سادگی تهیه، جایگزین مناسبی برای اپوکسی در کاربردهایی از قبیل چسبها، مواد رنگی، پوشش های سطح و تهیه مواد مرکب شده است. اما با توجه به پایین بودن خواص مکانیکی و حرارتی این رزین، می توان از نانوذرات به منظور بهبود خواص مکانیکی و حرارتی آن استفاده کرد. از جمله کاربردهای وینیل استر که در این تحقیق مدنظر است، استفاده از آن برای ساخت ظروف پسماندهای هسته ای است. برای این منظور، هدف از این تحقیق بررسی تاثیر پرتوهای الکترونی ناشی از پسماندهای هسته ای بر خواص مکانیکی و حرارتی نانوماده مرکب وینیل استر-تیتان و شبیه سازی دینامیک مولکولی برای بررسی تاثیر اندازه ذرات بر خواص الاستیک آن است. نانومواد مرکب وینیل استر-تیتان و وینیل استر-خاک رس با مقادیر مختلف نانوذره (1، 3 و 5 % وزنی رزین) به وسیله همزن مکانیکی تهیه شده و تاثیر این نانوذرات روی خواص مکانیکی (استحکام و مدول کششی، استحکام و مدول خمشی و چقرمگی شکست) بررسی شده است. به منظور بررسی تشکیل شدن نانوماده مرکب، آزمونهای xrd و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) انجام شده است. آزمایش xrd نشان می دهد که لایه های خاک رس کاملاً از هم جدا شده و ساختار نانوماده مرکب بدست آمده است. نتایج حاصل از آزمایشهای کشش، خمش و چقرمگی شکست نشان می دهد که پرکننده خاک رس نسبت به تیتان در بهبود خواص مکانیکی بهتر عمل می کند. از طرفی نمونه تقویت شده با یک درصد خاک رس نسبت به بقیه نمونه ها دارای خواص مکانیکی بهتری می باشد. رزین وینیل استر و نانوماده مرکب وینیل استر-تیتان، تحت پرتودهی الکترونی با دوزهای 100، 500 و kgy 1000 قرار گرفته و آزمایشهای کشش، خمش، چقرمگی شکست، سختی سنجی سطحی، آنالیز حرارتی، طیف رامان و جذب آب آنها انجام شد. نتایج آزمایشها نشان می دهد که پرتودهی باعث بهبود خواص مکانیکی-حرارتی می شود. شبیه سازی دینامیک مولکولی به منظور تخمین خواص الاستیک (مدول کششی، فشاری و پیچشی) نانوماده مرکب وینیل استر-تیتان نیز انجام شد. . نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش درصد حجمی پرکننده تا 5%، و کاهش قطر پرکننده تا 6 انگستروم برای نمونه تقویت شده با 3درصد تیتان، مدول الاستیک به ترتیب 72% و 5% افزایش یافته است.