بررسی تأثیر نانو ذرات کامپوزیتی سیلیکا/هیدروکسید منیزیم بر روی خواص خمشی نانو کامپوزیت‌های پلیمری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک

2 گروه طراحی جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاع صنعتی اراک

3 گروه علوم پایه، دانشگاه صنعتی اراک، اراک

10.22034/ijme.2024.435372.1917

چکیده

با توجه به ویژگی های مطلوب و خواص مکانیکی ضعیف پلی استر؛ استفاده از نانو ذرات، یکی از پرکاربردترین راه‌کارها در زمینه‌ی تقویت خواص مکانیکی پلی‌ استر شناخته می‌شود. اما مواردی همچون؛ هزینه‌ی سنتز و انباشت نانو ذراتی با استحکام بالا، این فرآیند را دچار چالش‌های بزرگی نموده است. لذا در مطالعه‌ی حاضر، با استفاده از روش سنتز سبز، که روشی نوظهور در زمینه‌ی نانو کامپوزیت‌ها به شمار می‌آید، نانو ذراتی با کیفیت سطح مطلوب از عصاره‌ی لیمو سنتز شدند. ساختار نانو تقویت کننده‌ها به صورت کامپوزیتی و متشکل از نانو ذرات سیلیکا در کنار نانو پوسته‌های هیدروکسید منیزیم می‌باشند؛ تا خواصی مطلوب از هر دو نانو ماده بدست آید. در این تحقیق خواص خمشی نانو کامپوزیت‌های مبتنی بر پلی ‌استر، با افزودن سه درصد وزنی از این نانو ذرات (0.25، 0.5 و 0.75%) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به‌ منظور اعتبار سنجی بلوری نانو ذرات، از تصویر برداری میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگوهای پراش اشعة ایکس استفاده شد. نتایج آزمون خمش بیان کرد که استفاده از این نانو ذرات در 0.25 درصد وزنی، استحکام و مدول خمشی را به‌ ترتیب 48 و 47% افزایش می‌دهد. همچنین مشخص شد که با افزایش درصد وزنی نانو ذرات، استحکام خمشی به دلیل انباشت نانو مواد و از بین رفتن پیوندهای عرضی پلیمر، به 40% تقلیل می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of Silica/Magnesium hydroxide composite nanoparticles on the flexural properties of polymer-based nanocomposites

نویسندگان [English]

  • Hossein Kazemi 1
  • Mazaher Salamat-Talab 2
  • Davood Ghanbari 3
1 1- Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
2 department of mechanical engineering, Arak University of Technology
3 2- Department of Science, Arak University of Technology, Arak, Iran
چکیده [English]

The utilisation of nanoparticles is widely recognised as a prevalent approach for improving the mechanical properties of polyester, owing to the favourable characteristics and weak mechanical properties of polyester. However, challenges such as the high cost of synthesising and agglomerating nanoparticles have hindered this process. Consequently, lemon juice was utilised in this research to synthesise nanoparticles with optimal surface quality through the employment of the green synthesis method, which is a burgeoning technique in nanocomposites. The Nano-reinforcement materials possess a composite structure, comprising silica nanoparticles and magnesium hydroxide Nano-shells, which leads to achieving the common properties of both Nano-materials. In this present study examined the flexural properties of polyester-based nanocomposites through incorporating nanoparticles at three different weight percentages (0.25, 0.5, and 0.75%). The nanoparticles crystal was validated using scanning electron microscope (SEM) and XRD patterns. Based on the bending test results, using these nanoparticles at a concentration of 0.25 wt% led to a 48% increase in flexural strength and a 47% increase in flexural modulus. Moreover, the results demonstrated that the flexural strength decreased to 40% as the weight percentage of nanoparticles increased. The decrease can be ascribed to the aggregation of nanoparticles and the destruction of polymer cross-links.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polyester-Based nanocomposites
  • Composited nanoparticles
  • Silica/Magnesium hydroxide
  • Green synthesized
  • Flexural properties