f7dc9c6ab1f8c7a 8fcd9532671845f 8fcd9532671845f

بررسی اثر روش‌های مختلف اختلاط بر خواص مکانیکی کامپوزیت اپوکسی- نانو خاک رس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

پژوهشکده توسعه فناوری‌های شیمیایی، پلیمری و پتروشیمیایی، تهران، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر، نانو کامپوزیت اپوکسی رزین با نانوخاک رس از طریق اختلاط مکانیکی و با بهره‌گیری از همزن برشی الکتریکی ساخته شد و روش‌های رزین اپوکسی تقویت شده با نانو ذره خاک رس اصلاح شده مورد مطالعه قرار گرفت. پس از انتخاب روش بهینه (استفاده از حلال یک مرحله‌ای)، اثر غلظت نانو ذره، سرعت و زمان اختلاط، نقش حلال و تابش امواج ماوراء صوت بررسی و پس از آن، خواص نانو کامپوزیت ساخته شده با نمونه اپوکسی خالص مقایسه گردید. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که استفاده از حلال در بهبود رفتار مکانیکی محصول موثر بوده و نتیجه آزمون تفرق اشعه ایکس (XRD) موید میان لایه‌ای شدن، لایه لایه شدن و افزایش فاصله لایه‌های سیلیکاتی در نانو کامپوزیت به علت توزیع مناسب ذرات خاک رس تا غلظت 5 % نانو ذره می‌باشد. با افزایش 5% خاک رس به رزین اپوکسی، استحکام کششی و مدول کششی به ترتیب به میزان 4/13 % و 5/21 % درصد و مدول خمشی 2/27 % افزایش یافت.
 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Study on Effects of Mixing Methods on Mechanical Properties of Epoxy-nanoclay Composites

نویسنده [English]

  • Mehrdad Shojaei
Polymer and Petrochemical Technology Development Division, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), Tehra
چکیده [English]

In the present work, nanocomposites were processed and fabricated by mechanical mixing of epoxy resin with organoclay using an electric shear mixer. Methods of preparation, fabrication, and characterization of epoxy resin reinforced with organically-modified montmorillonite (OMMT) have been studied. The optimum scheme and procedure were selected and the effects of nanoclay concentration, rate and time of mixing, rule of solvent, sonication time were investigated. After that, the mechanical properties of fabricated samples were evaluated and compared with pure epoxy. It was found that using solvent in preparing the composites improved mechanical behavior. The X-ray diffraction (XRD) results showed intercalation, some degree of exfoliation, and increasing of d- spacing of silicate layers in the nanocomposites fabricated with the shear mixing because of well-dispersion when adding nanoclay up to 5 wt.%. By adding 5 wt.% nanoclay, tensile strength and modulus, and flexural modulus increased 13.4%, 21.5%, and 27.2% respectively.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermoset Resin
  • Mechanical Properties
  • shear mixing
  • sonication
[1]. Alexandrov I. V. and Master N. A. E., Sci. Eng, Master. Sci. Eng,.Vol. 286., pp. 110, 2000.

[2]. Becker O. V., Simon R. and Morphology G., “Thermal relaxations and mechanical properties of layered silicate nanocomposites based upon high-functionality epoxy resins”, Polymer. Vol. 43, pp. 4365-4373, 2002.

[3]. Wang K., Jing Shen L.W. , Ling chen W. , and Chaobin H., “Preparation of highly exfoliated epoxy/clay nanocomposites by slurry compounding: Process and Mechanisms”, Langmuir Vol. 21, pp. 3613-3618, 2005.

[4]. Chun K. L., Kin-Tak L., Hoj-Yan C. and Hang- Yin L., “Effect of Ultrasound Sonication in nanoclay Clusters of Nanoclay/Epoxy Composites Materials Letters”, Vol. 59, pp. 1369-1372, 2005.

[5]. Shao-ping R. Y. X. L., Yi-quanzhen Y. D. and Man-geng L., “Curing reaction characteristics and phase behaviours of biphenol type epoxy resins with phenol novolac resins”, Theymochimico acta, Vol. 440, pp. 60-67, 2006.

[6]. Huang C. J. , S. Y. F., H. Zhang Y., BLauke L. F. L. and ye I., “Cryogenic Properties of SIO2/Epoxy Nanocomposites”, Vol. 45, No. 6, pp. 450-454, 2005.

[7]. khanbabaei Gh., Aalaie J., Rahmatpour A., Khoshniyat A. R. and Gharabadian M. A., “Preparation and properties of epoxy-clay nanocomaposites”, J. Macrom. Sci., Part B: Physics, Vol. 46, pp. 975-986, 2007.

[8]. Cigdem B. and Goknur Bayram U. Y., “Synthesis and characterization of epoxy based nanocomposites”, J. of Applied Polymer Sci., Vol. 98, pp. 1081-1086, 2005.

[9]. Toshio O., Takahiro Y. I. T. I. and Toshiyuki ogura A., “Helium gas permeability of montmorillonite/epoxy nanocomposites”, Composites ,Vol. 37, pp. 2236-2240, 2006.

[10]. Jinwei Wang S. Q., Study on the thermal and mechanical properties of Epoxy-Nanoclay Composites:. Materials Letters, 2007.

[11]. Akbari B., Bagheri R., “Deformation Mechanism of Epoxy/Clay nanocomposites”, Vol. 43,pp. 782-788, 2007.

[12]. Pashaiee Sh.Siddaramaiah , Akheel Ahmad Seyed, APRN, Journal of Engineering and applied science. Vol.5,No.12, 2010.

[13]. Aidah J. Costas S., Jamaloddin M., Nurulnanatisya A., Procediz Engineering, Vol. 41,p p. 1607-1613, 2012 B

[14]. Bozorgian A.,Navid M., Abdolreza M., “Engineering and Technology Word academy of science”, Vol .49, 2011.

[15]. Guastavino E. A., Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, Annual Report, 2010.

[16]. Lei Wang, K. W., Ling Ch., Yong W. Zh., and Chaobin H., “Preparation, morphology, and thermal/ mechanical properties of epoxy/nanoclay composites”, Applied Sci. and Manufactureing, Vol. 37, No.11, 2006.

[17]. R.Gusmin D. V., J. Cuartero A. M., Chiminelli A. and Tolossana N., “Mechanical properties of SWNT/epoxy composites”, Macromolecular Science., Vol .37(Part B), pp. 273-277, 2006.

[18]. Kotshiokova R., “Processing-Structure-Properties Relationships of Mechanichally and Thermally Enhanced Smectite /Epoxy Nanocomposites”, Applied Polymer Sci., Vol. 97, pp. 2499-2510, 2005.

[19]. S. A. J. R. A. M., POLY ETHYLENE. Macromolecular Science., Vol .46 (Part B), pp. 877-889, 2007.