ساخت و بررسی رفتار کششی نانوکامپوزیت وینیلاستر/دیاکسید تیتانیوم

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی مواد، بخش مهندسی مواد، دانشگاه شیراز

2 - استاد بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز.

چکیده

 تاکنون، بیشتر پژوهشها فرآیند تولید و تأثیر آن بر خواص نانوکامپوزیـتهـای اپوکـسی را مـورد بررسـی قـرار داده انـد و
دادههای کمی پیرامون نانوکامپوزیتهای پلیمری با زمینه وینیلاستر وجود دارد. این در حالی اسـت کـه وینیـلاسـتر یکـی از
رزینهای پرمصرف در صنعت کامپوزیت بشمار میرود. در سالهای اخیر، افزودن تقویتکنندههـا بـا ابعـاد کوچـک (بـویژه در
مقیاس نانو) بهعنوان راه حلی جهت ارتقاء خواص مطرح شده است. در نانوکامپوزیتها، بهدلیل نفوذ زنجیـرههـای پلیمـری بـه
نانوذرات و ایجاد پیوند مناسب با آنها، بهبود خواص را میتوان انتظار داشت.
هدف از این پژوهش، ساخت و بررسی رفتار کششی نانوکامپوزیتهای وینیلاسـتر/دیاکـسید تیتـانیوم مـیباشـد. نمونـههـای
نانوکامپوزیتی با استفاده از روش مخلوطسازی مذاب و با محتـوای 2/5 ،1 و 5 درصـد وزنـی از نـانوذرات TiO2 تولیـد شـدند.
همچنین، BYK-C8000 بهعنوان عامل پیوندساز پلیمری به مخلوط اضافه گردید. در ابتدا، تأثیر پارامترهـا تولیـد بـر خـواص
نانوکامپوزیت وینیلاستر/1) TiO2% وزنی) مورد ارزیابی قرار گرفت و در ادامه، با انتخاب شـرایط بهینـه و تثبیـت پارامترهـای
تولید، تأثیر محتوای نانوذرات بر خواص نمونهها مطالعه شد. رفتار کششی نانوکامپوزیت، با استفاده از آزمون کشش تک محـور
مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که با افزایش محتوای TiO2 در زمینه پلیمری، مدول یانـگ همـواره افـزایش
خواهد یافت؛ در حالی که درصد کرنش تا شکست نانوکامپوزیت نسبت به نمونه خالص کاهش مییابد. 

کلیدواژه‌ها


1- M. Sumita, Y. Tsukumo, K. Miyasaka, and
K. Ishikawa, Tensile yield stress of
polypropylene composites filled with ultrafine
particles, J.Mater. Sci., 18:1758-1764, 1983.
2- P.B. Messersmith, and E.P. Giannelis,
Synthesis and characterization of layered
silicate-epoxy nanocomposites, Chem. Mater.,
6:1719-1725, 1994.
3- S. Ijima, Helical microtubules of graphitic
carbon, Nature, 354:56-58, 1991.
4- L.S. Schadler, Polymer-based and polymerfilled
nanocomposites, Wiley-VCH
Verlag/gmbH & Co. KgaA, Weinheim,
Germany, 2003.
5- A.P. Kumar, D. Depan, N.S. Tomer, and
R.P. Singh, Nanoscale particles for polymer
degradation and stabilization-trends and future
perspectives, Progress in Polymer Sci.,
34:479-515,2009.
6- H.R. Dennis, D.L. Hunter, D. Chang, S.
Kim, J.L. White, J.W. Cho, and D.R. Paul,
Nanocomposites: the importance of
processing, Plastics Eng., 1:56, 2001.
7- J.W. Cho, and D.R. Paul, Nylon 6
nanocomposites by melt compounding,
Polymer, 42:1083, 2001.
8- M. Xanthos, Functional fillers for plastics,
Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,
Germany, 2005.
9- G. Prichard, Quick reference guide,
Chapman and Hall, New York, 1998.
10- J. Stepek, and J. Daoust, Additives for
plastics, Springer-Verlag, New York, 1983.
11- Radian Corp. Chemical additives for the
plastics industry: properties, applications and
toxicologies, Noyes Data Corp., Park Ridge,
55-59,1987.
12- J.H. Clint, Surfactants: applications in
plastics, Champan and Hall, New York, 1998. 
13- R.G. Raj, B.V. Kokta, D. Maldas, and C.
Daneault, Use of wood fibers in thermoplastic
composites, Polymer Comp., 9(6):404-411,
1988.
14- D. Maldas, B.V. Kokta, and C. Daneault,
Influence of coupling agents and treatments on
the mechanical properties of cellulose fiberpolystyrene
composites, J.Appl. Polym. Sci.,
37:751-775, 1989.
15- Q. Wang, H. Xia, and C. Zhang,
Preparation of polymer/inorganic nanoparticles
composites through ultrasonic irradiation,
J.Appl. Polym. Sci., 80:1478, 2001.
16- S.S. Park, N. Bernet, S.D.L. Roche, and
H.T. Hahn, Processing of iron oxide-epoxy
vinyl ester nanocomposites, J.Compos. Mater.,
37:465, 2003.
17- J. Sandler, M.S.P. Shaffer, T. Prasse, W.
Bauhofer, K. Schulte, and A.H. Windle,
Development of a dispersion process for
carbon nanotubes in an epoxy matrix and the
resulting elecetrical properties, Polymer,
40:5967-5971, 1999.
18- T.J. Mason, and J.P. Lorimer, Applied
sonochemistry, Wiley-VCH, Weinheim,
Germany, 2002.
19- K.S. Suslick, and G.L. Price, Application
of ultrasound to materials chemistry, Annual
Reviews Materials Sci, 29:295-326, 1999.
20- B. Bittmann, F. Haupert, A.K. Schlarb,
Ultrasonic dispertion of inorganic
nanoparticles in epoxy resin, Ultrasonics
Sonochemistry, 16:622-628, 2009.
21- T.D. Fornes, and D.R. Paul, Modeling
properties of nylon 6/clay nanocomposites
using composite theories, Polymer, 44:4993-
5013, 2003.
22- K.Y. Lee, and D.R. Paul. A model for
composites containing three-dimensional
ellipsoidal inclusions, Polymer, 46:9064-9080,
2005.
23- S. Sen, J.D. Thomin, S.K. Kumar, and P.
Keblinski, Molecular underpinnings of the
mechanical reinforcement in polymer
nanocomposites, Macromolecules, 40:4059-
4067, 2007.
24- L. Nielsen, and R. Landel, Mechanical
properties of polymer and composites, Marcel
Decker, New York, 1994.
25- M. Zhang, H. Zeng, L. Zhang, G. Lin,
R.K.Y. Li, Fracture characteristics of
discontinuous carbon fiber-reinforced PPS and
PES-C composites, Polym. Compos., 1:357,
1993.
26- C.L. Wu, M.Q. Zhang, M.Z. Rong, and K.
Friedrich, Tensile performance improvement
of low nanoparticles filled polypropylene
composites, Compos. Sci. Technol., 62:1327,
2002.
27- B. Wetzel, F. Haupert, and M.Q. Zhang,
Epoxy nanocomposites with high mechanical
and tribological performance, Compos. Sci.
Technol., 63:2055, 2003.
28- Scott Bader Co. Crystic VE671 (AD)-F:
epoxy vinyl ester resin, Scott Bader Middle
East Limited, 2009.
29- Degussa Co. Aeroxide TiO2 P 25:
hydrophilic fumed titanium dioxide, Germany.
30- Bittmann, B., Haupert, F., Schlarb, A.K.
Preparation of TiO2/epoxy nanocomposites by
ultrasonic dispersion and their structure
property relationship, Ultrasonics
Sonochemistry, 18:120-126, 2011.
31- B. Pukansky, J. Kolarik, F. Lednicky,
Polymer composites: proceedings of the 28th
microsymposium on macromolecules, Prague,
Gzechoslovakia, 67:553, 1985.
32- Z. Guo, X. Liang, T. Pereira, R. Scaffaro,
and H.T. Hahn, CuO nanoparticle filled vinylester
resin nanocomposites: fabrication,
characterization and property analysis,
Composites Science and Technology, 67:2036-
2044, 2007.
33- X. Zhang, and L.C. Simon, In situ
polymerization of hybrid polyethylene-alumina
nanocomposites, Macromol Mater Eng.,
290:573-583, 2005.