ساخت و بررسی رفتار کششی نانوکامپوزیت وینیلاستر/دیاکسید تیتانیوم

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 6، دوره 3، شماره 9، مهر و آبان 1391، صفحه 55-64   

نویسندگان

حامد صالحیان^{* 1}؛ سید احمد جنابعلی جهرمی²

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

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

تاریخ دریافت: 07 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 07 دی 1394 

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

نانوکامپوزیت وینیلاستر؛ نانوذرات TiO2؛ عامل پیوندساز پلیمری؛ رفتار کششی

مراجع

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.