Loading...

An Investigation on the Effect of Carbon Nanotubes on Physical and Mechanical Properties of Elastomers

Saatchi, Mohammad Mahdi | 2011

3132 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 41666 (06)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Chemical and Petroleum Engineering
  6. Advisor(s): Shojaei, Akbar
  7. Abstract:
  8. Nanostructure matrials have reached a special place to be used in wide applications in recent decades. Among those carbon nanotubes have got much attention due to their excellent mechanical and electrical properties and their ability of developing new nanocomposites, though the issues of perfect dispersion and interaction with polymeric matrix hinders their development. In this work, recent advances on carbon nanotubes (CNTs) and rubbers nanocomposites have been reviewed and the intrinsic potential of carbon nanotubes as reinforcing filler in elastomeric materials has been demonstrated. In experimental section in addition to CNTs, two different grades of CBs, i.e. N330 and super conductive CB (SCCB), was used in fabricating three sets of SBR compounds based on mechanical mixingfor analyzingreinforcingproperties of CNTs. Characterizing was carried out by applyingscaning electron microscopy (SEM) micrographs, cure rheometric tests, swelling and mechanical tests. SEM micrographs showed acceptable dispersion of nanofillers and emphased existence of percolation thershold for SCCB filled specimens. Curing curves showed by increasing the filler content, will cause a growth in low and high moman and difference of them, and a reduction in scorch time and curing time which these changes was more significant for SCCB/SBR. The reason of these events according to last proposed mechanisms was related to adhered occluded and bound rubber to fillers. Furthermore some of theoretical modeling such as hydrodynamics, micromechanicals and elastics models has been used to predict the experimental data. Using theoretical backgrounds of the models, some mechanisms have been proposed for describing nanocaomposites behavior in mechanical tests.

  9. Keywords:
  10. Carbon Nanotubes ; Nanocomposite ; Styrene Butadiene Latex (SBR) ; Superconductive Carbon Black ; N330 Carbon Black ; Reinforcing Properties

 Digital Object List

 Bookmark

  • صفحه آغازین
  • چکيده
  • پيشگفتار
  • فهرست مطالب
  • فهرست جدول ها
  • فهرست شکل ها
  • فصل 1: فنّاوري نانو و نانوکامپوزيت ها
    • 1-1- مقدمه
    • 1-2- انواع پرکننده هاي نانو
      • 1-2-1- دوده
      • 1-2-2- ذرات کروي
      • 1-2-3- سيليکات هاي لايه اي
      • 1-2-4- نانولوله ها
      • 1-2-5- سيلسسکوياکسين هاي اليگومري چندوجهي
      • 1-2-6- زيست نانو پرکننده ها
    • 1-3- چشم انداز، چالش ها و فرصت هاي نانوکامپوزيت هاي پليمري
  • فصل 2: نظريه هاي تقويت کنندگي پرکننده هاي ذره اي در لاستيک ها
    • 2-1- تقويتکنندگي در لاستيک ها
    • 2-2- ريخت شناسي پرکننده ها و مشخصه سازي آن ها
      • 2-2-1- ساختار
      • 2-2-2- مساحت سطح ويژه
    • 2-3- برهمکنش هاي لاستيک و پرکننده
      • 2-3-1- انرژي سطحي
      • 2-3-2- لاستيک هاي پيوندي، مسدود شده و به دام افتاده
    • 2-4- ساز و کارهاي تقويت کنندگي
    • 2-5- مدلسازي خواص مکانيکي
      • 2-5-1- مدل هيدروديناميکي گاث و گاث اصلاح شده
      • 2-5-2- مدل هالپين - تساي
      • 2-5-3- مدل کشساني لوله اي
  • فصل 3: نانوکامپوزيت هاي لاستيک و نانولوله
    • 3-1- مقدمه
    • 3-2- نانولوله هاي عامل دار
    • 3-3- روشه اي اختلاط
      • 3-3-1- اختلاط مکانيکي
      • 3-3-2- اختلاط انحلالي
      • 3-3-3- اختلاط لاتکس
    • 3-4- ويژگي هاي مکانيکي
      • 3-4-1- پديده تنش نرمي (اثر مولينز)
      • 3-4-2- اثر پين
    • 3-5- ويژگي هاي الکتريکي
    • 3-6- ويژگي هاي پخت
    • 3-7- ويژگي هاي حرارتي
    • 3-8- نقاط ضعف پژوهش ها
  • فصل 4: مواد، تجهيزات و روش هاي آزمايشي
    • 4-1- مواد مورد استفاده
      • 4-1-1- لاستيک خام
      • 4-1-2- نانولوله هاي کربني
      • 4-1-3- دوده ي ابررسانا
      • 4-1-4- دوده ي معمولي N330
      • 4-1-5- ساير اجزاي آمیزه
    • 4-2- تجهيزات به کار رفته
      • 4-2-1- انواع قالب
      • 4-2-2- آسیاب دو غلتکي
      • 4-2-3- پرس هيدروليکي
      • 4-2-4- آون خلأ
      • 4-2-5- دستگاه کشش
      • 4-2-6- دستگاه سايش استوانه اي
      • 4-2-7- رئومتر صفحه نوساني پخت لاستيک
      • 4-2-8- کروماتوگرافي ژل تراوايي (GPC)
      • 4-2-9- قالب برش دمبلي
      • 4-2-10- تجهيزات استخراج و تورم
      • 4-2-11- چگالي سنج
      • 4-2-12- دستگاه مقاومت سنج الکتريکي
      • 4-2-13- ميکروسکوپ الکترون پويشي گسيل ميداني (FE-SEM)
    • 4-3- ترکيب بندي نمونه ها
    • 4-4- روش هاي آزمايشي
      • 4-4-1- آميزه سازي
      • 4-4-2- نحوه ي تعيين منحني هاي پخت و آزمون رئومتري
      • 4-4-3- نحوه ي پخت و پخت تکميلي آميزه ها
      • 4-4-4- تعيين ميزان استخراج و تورم
      • 4-4-5- عکس برداري ميکروسکوپ الکترون پويشي
      • 4-4-6- اندازه گيري خواص الکتريکي
      • 4-4-7- اندازه گيري خواص مکانيکي کششي
      • 4-4-8- اندازه گيري خواص مکانيکي سايشي
  • فصل 5: نتايج و بحث
    • 5-1- اهداف پژوهش
    • 5-2- ريخت شناسي
      • 5-2-1- ريخت شناسي نمونه هاي حاوي نانولوله هاي کربني
      • 5-2-2- ريخت شناسي نمونه هاي حاوي دوده ابر رسانا
      • 5-2-3- ريخت شناسي نمونه هاي حاوي دوده ي N330
    • 5-3- خواص الکتريکي
    • 5-4- ويژگيهاي پخت و اتصالات عرضي
      • 5-4-1- منحني هاي پخت
      • 5-4-2- نتايج استخراج و تورم
    • 5-5- خواص مکانيکي
      • 5-5-1- کشش تک محوري
      • 5-5-2- کشش دوره اي تک محوري
      • 5-5-3- تنش – آسايش
      • 5-5-1- خواص سايشي
    • 5-6- مدلسازي و شبيه سازي
      • 5-6-1- مدل گاث اصلاح شده
      • 5-6-2- مدل هالپين – تساي
      • 5-6-3- مدل کشساني: مدل لولهاي
  • فصل 6: جمع بندي و نتيجه گيري
    • 6-1- جمع بندي
    • 6-2- نتيجه گيري
    • 6-3- نوآوري
    • 6-4- پيشنهادات
  • منابع و مراجع
  • Abstract
...see more