ارزیابی تأثیر افزودن نانوذرات کاربید سیلیسیم و آلومینا بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پلی‌یورتان



نشریه: سال دهم - شماره سوم- پاييز 1395 - مقاله 4   صفحات :  169 تا 176



کد مقاله:
JCST-09-08-2015-1599

مولفین:
آزاده زمانی: دانشجو - دانشگاه آزاد اسلامی واحد نیشابور
علی دهقانی: جهاد دانشگاهی یزد - نانومواد
سید حسین میرحسینی: جهاد دانشگاهی یزد - نانومواد
لیلا شریفی: جهاد دانشگاهی یزد - نانومواد


چکیده مقاله:

هدف از اضافه‌کردن نانوذرات به پوشش‌های پلیمری، افزایش مقاومت مکانیکی این نوع پوشش‌ها است. در این تحقیق، سه نوع پوشش پلی‌یورتان خالص و پلی‌یورتان حاوی نانوذرات کاربید سیلیسیم و آلومینا با درصد وزنی 1، 2.5، 5 نسبت به وزن پلی‌یورتان آماده شد. پراکندگی و توزیع ذارت در زمینه پلی‌یورتان با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی گردید. جهت بررسی خواص پوشش از آزمون‌های چسبندگی، سختی و سایش استفاده شد. نتایج آزمون‌ها نشان داد، با افزایش نانوذارت کاربید سیلیسیم تا 5 درصد وزنی، چسبندگی پوشش، سختی و مقاومت سایشی نسبت به پلی‌یورتان خالص کاهش یافت. در حالی که افزایش نانوذارت آلومینا تا 5 درصد وزنی، چسبندگی پوشش تا 25 درصد، سختی از H3 به H5 و مقاومت سایشی حدود 23 درصد نسبت به پلی‌یورتان خالص بهبود بخشید.


Article's English abstract:

The presence of nanoparticles in the polymer matrix will cause an increase in the mechanical performance of nano-composite. In this research the nature of reinforcing material was investigated by mixing pure polyurethane with two different nanoparticles, silicon carbide or alumina. The composition was selected in three levels; 1, 2.5 and 5 in weight percent. The dispersion and distribution of nanoparticles were examined by scanning electron microscopy (SEM). Adhesion, abrasion and hardness tests were applied to study the physical properties of the coated layers. The results were confirmed that in case of silicon carbide by increasing the amount of additive to 5%, all the adhesion, abrasion and hardness values reduced. While by substituting alumina with silicon carbide this trend has been changed to a positive value. Polyurethane-5% Alumina nanoparticles shows 25% increase in adhesion, 23% increase in abrasion and the hardness increases from 3H to 5H.


کلید واژگان:
کاربید سیلیسیم، آلومینا، نانوکامپوزیت، پلی‌یورتان، خواص مکانیکی.

English Keywords:
Silicon carbide, Alumina, Nano-composite coating, Polyurethane, Mechanical properties.

منابع:
6. ا. زرگرللهی، م. خراسانی، ع. صباغ الوانی، س. کیانی، اثر نوع عامل انتقال زنجیر بر خواص فیزیکی پراکنه‌های پلی‌یورتان پایه آبی، نشريه علمي پژوهشي علوم و فناوري رنگ، 8(1393)، 316-307. 9. ش. اشهری، ع. سرابی، س. م. کثیریها، د. زارعی، ارزیابی اثر پراكنش ذرات رس آلی بر رفتار رئولوژیکی نانوکامپوزیت پلی یورتان ـ رس مونت موریلونیت، نشريه علمي پژوهشي علوم و فناوري رنگ، 3(1388)، 96-89.

English References:
1. H. Rasmika, P. Kaushal, Synthesis and characterization of flame retardant hyperbranched polyurethanes for nano-composite and nano-coating applications. Prog. Org. Coat. 88(2015), 283–292. 2. P. Kavalur, P. Jeyaraj, R. Babu, Static bihaviour of visco-elastic sandwich plate with nano composite facings under mechanical load. Procedia Mater. Sci. 5(2014), 1376-1384. 3. J. J. Burdeniuc, A. Z. Kamzelski, Blowing catalyst compositions containing hydroxyl and surface active groups for the production of polyurethane foams, EU Pat. 1702913, 2006. 4. N. Daum, J. Thiltgen, P. R. Soucek, M. Simonsick, J. Zhong, Cycloaliphatic polyester-based high solids polyurethane coatings: II. the effect of difunctional acid. Prog. Org. Coat. 45(2002), 49–58. 5. R. Adhikari, P. Gunatillake, S. McCarthy, Mixed macrodiol-based siloxane polyurethanes: effect of the comacrodiol structure on properties and morphology. Appl. Poly. Sci. 78(2000), 71–82. 7. J. Stanford, R. H. Still, A. Wilkinson, Effects of soft segment prepolymer functionality on structure development in RIM copolymers. Polym. 36(1995), 55–64. 8. P. Barbeau, J. F. Gerard, B. Magny, J. Pascault, Effect of the diisocyanate on the structure and properties of polyurethane acrylate prepolymers. Polym. Sci. 38(2000), 50–68. 10. M. Yen, P. Chen, Synthesis, properties, and dyeing application of non ionic waterborne polyurethanes with different chain length of ethyldiamines as the chain extender. Appl. Polym. Sci. 90(2003), 24–33. 11. D. Chattopadhyay, B. Sreedhar, Influence of varying hard segments on the properties of chemically cross linked moisture cured polyurethane urea. Polym. Sci. 44(2006), 10–18. 12. A. Joseph, D. Oladayo, High Temperature mechanical properties of silicon carbide particulate reinforced cast aluminum alloy composite. Leonardo Electron. J. Practices Technol. 6(2011), 9-16. 13. L. Seung, B. Myeong, K. Nam, R. Su, Properties of alumina coated with hydroxyapatite nano-sol. Nanosci. Nanoeng. 8(2014), 36-43. 14. D. Burris, B. Boesl, R. Gerald, Polymeric nanocomposites for tribological applications. Macromol. Mater. Eng. 292(2007), 387-402. 15. T. Agag, T. Koga, J. Takeichi, Studies on thermal and mechanical properties of polyimide-Clay Nano-composites. Polym. 42(2001), 3399-3408. 16. R. Siegel, S. k. chan, B. Ash, J. Stone, Mechanical behavior of polymer and ceramic matrix nanocomposites. Scr. Mater. 44(2001), 2061-2064. 17. C. Ng, L. Schadler, R. Siegel, Synthesis and mechanical properties of Tio2-epoxy Nano-composites. Nanostruct. Mater. 12(1999), 507-510. 18. W. Sawyer, K. Freudenberg, P. Bhimaraj, A study on the friction and wear behavior of PTFE filled with alumina nanoparticles. Wear. 254(2003), 573-580. 19. Q. Xue, Q. Wang, Wear mechanisms of polyetheretherketone composites filled with various kinds of SiC. Wear. 213(1997), 54-58. 20. Y. Zhu, D. Sun, Preparation of silicon dioxide/polyurethane nano-composites by a sol–gel process. App. Polym. Sci. 92(2004), 13–22. 21. P. V. Antunes, A. Ramalho, E. V. Carrilho, Mechanical and wear behaviours of nano and microfilled polymeric composite: effect of filler fraction and size. Mater. Des. 69(2014), 31-44. 22. D. Chattopadhyay, R. Prasad, B. Sreedhar, K. Raju, The phase mixing of moisture cured polyurethane-urea during cure. Prog. Org. Coat. 54(2005), 296–304. 23. D. Chattopadhyay, B. Sreedhar, K. Raju, Effect of chain extender on phase mixing and coating properties of polyurethane ureas. Ind. Eng. Chem. 44(2005), 2–79. 24. T. A. Vilgis, G. Heinrich, M. Kluppel, Reinforcement of polymer nano-composites. CAM. New York, 2009, 102-144. 25. C. Chinwanitcharoen, S. Kanoh, T. Yamada, S. Hayashi, Preparation of aqueous dispersible polyurethane: effect of acetone on the particle size and storage stability of polyurethane emulsion. App. Polym. Sci. 91(2004), 55–61. 26. F. Li, K. Hu, J. Li, The friction and wear characteristics of nanometer ZnO filled polytetrafluoroethylene. Wear. 249(2002), 877-882. 27. Q. H. Wang, J. Xue, W. Shen, W. Liu, An investigation of the friction and wear properties of nanometer Si3N4 filled PEEK. Wear. 196(1996), 82-86. 28. A. El Moumen, Y. Djebara, T. Kanit, S. Madani, A. Imad, Modeling of the effect of particles size, particles distribution and particles number on mechanical properties of polymer-clay nano composites: numerical homogenization versus experimental results. Compos. 53(2015), 78-86. 29. Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape Test, Annual Book of ASTM Standard, ASTM Standard, 06.01, D3359 – 09, 2009. 30. Standard Test Method for Film Hardness by Pencil Test, Annual Book of ASTM Standard, ASTM Standard, 07.01, D3363-02, 2011. 31. Standard Test Method for Abrasion Resistance of Organic Coatings by the Taber Abraser, Annual Book of ASTM Standard, ASTM Standard, 06.01, D4060 – 07, 2009. 32. S. Sinha Ray, M. Okamoto, Polymer/layered silicate nanocomposites: A review from preparation to processing. Prog. Polym. Sci. 28(2003), 1539-1641. 33. D. E. Packham, Surface energy, surface topography and adhesion. Int. J. Adhes. 23(2003), 437-448.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 1656
تعداد دریافت فایل مقاله : 40

ورود به سامانه نشریه
شناسنامه ی نشریه
صاحب امتياز:
موسسه پژوهشي
علوم و فناوري رنگ و پوشش
مدير مسوول:
پروفسور زهرا رنجبر
سردبير:
پروفسور زهرا رنجبر
مدير اجرايي:
دکتر فرهاد عامري
شاپا چاپي:
8779 - 1735
شاپا الکترونيکي:
2169 - 2383
دسترسی سریع
آخرین شماره های نشریه
آمارهای وبگاه
تعداد بازدید:1,657

کاربران حاضر:38