سازوکار بهبود خواص تریبولوژیکی پلی آمید 6 با افزودن پودر پلی تترافلوئورواتیلن پرتودهی شده

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی،گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی 114-14115

2 تهران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی 775-14515

چکیده

در سال­ های اخیر به دلایل اقتصادی، اکولوژی و فنی تمایل به استفاده از مواد خود­روان­ کننده در کاربردهای تریبولوژیکی افزایش یافته است. از میان مواد خود­روان­­ کننده، پلاستیک ­های مهندسی، به­ ویژه پلی­ آمیدها به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب، جایگاه ویژه­ای در کاربردهای تریبولوژیکی یافته ­اند. از آنجا که پلیمرهای مهندسی خالص قابلیت تأمین الزامات تریبولوژیکی سخت را ندارند، استفاده از پرکننده ­های مختلف بدین منظور لازم است. در پژوهش حاضر، رفتار تریبولوژیکی کامپوزیت پلی ­آمید6 حاوی پودر پلی تترافلوئورواتیلن پرتودهی شده به ­عنوان روان­ کننده جامد با مقادیر 5، 10 و  %15 وزنی بررسی شد تا سازوکار بهبود رفتار اصطکاکی- فرسایشی پلی­ آمید6 با افزایش این افزودنی بررسی شود. کامپوزیت­ ها به روش اختلاط مذاب تهیه و سپس با فرایند تزریق شکل­ دهی شدند. برای بررسی پراکنش پودر پلی تترافلوئورواتیلن به­ عنوان فاز دوم در زمینه پلیمری از تصاویر میکروسکوپی الکترونی استفاده شد. نتایج حاکی از پراکنش مناسب ذرات پودر پلی تترافلوئورواتیلن و چسبندگی کم آن با ماتریس پلیمری است. از خواص مکانیکی در کشش تک ­محوری برای تعیین درصد مناسب پرکننده استفاده شد. نمونه­ های حاصل تحت آزمون­ های بلند­مدت جذب آب و تریبولوژیکی قرار گرفتند. مقدار تشکیل فیلم انتقالی در پلیمرخالص و کامپوزیت­ حاوی %5 وزنی پودر پلی تترافلوئورواتیلن (پلیمر فاز دوم) با استفاده از میکروسکوپ نوری مشاهده شد. نتایج نشان داد، از میان کامپوزیت­ های تهیه شده، نمونه حاوی %5 وزنی پودر پلی تترافلوئورواتیلن پرتودهی شده کمترین اثر را در کاهش خواص مکانیکی دارد. از طرفی افزودن این مقدار پودر پلی تترافلوئورواتیلن سبب افزایش فیلم انتقالی، کاهش ضریب اصطکاک، دمای سطح تماس و سرعت فرسایش پلی ­آمید 6 می­ شود.همچنین، افزایش مقدار مناسب پودر پلی تترافلوئورواتیلن  پرتودهی شده باعث کاهش جذب آب کامپوزیت ­ها شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mechanism of Improvement in Tribological Properties of Polyamide 6 by Addition of Irradiated Polytetrafluoroethylene Powder

نویسندگان [English]

  • Iraj Faramarzi 1
  • Mehdi Razzaghi-Kashani 1
  • Milad Mehranpour 2
1 Polymer Engineering Department, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, P.O. Box: 14115-114, Tehran, Iran
2 Polymer Engineering Group, Faculty of Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, P.O. Box: 14515-775, Tehran, Iran
چکیده [English]

In recent years, for economical, ecological and technical reasons, the tendency to use self-lubricant materials in tribological applications has been increased. Among self-lubricant materials, the engineering plastics and their composites, especially polyamides due to their suitable physical and mechanical properties, have gained a special attention in tribological applications. Since engineering polymers in their pure form are not capable to satisfy the tribological requirements, the application of different fillers seems to be necessary. In this research, in order to improve the tribological behavior of polyamide 6, an irradiated polytetrafluoroethylene (IR-PTFE) powder as a solid lubricant with the percentages of 5, 10 and 15% was used. The composites were prepared by the melt mixing method and then formed by the injection process. In order to investigate the dispersion of IR-PTFE as the second phase in the polymer matrix, electron microscopy was used. The results showed a proper distribution of IR-PTFE powder particles and a low adhesion of the powder to the polymeric matrix. The mechanical properties in uniaxial tension for determination of a suitable percentage of the filler were used. Also, the samples were subjected to water absorption and tribological long-term experiments. The formation of the transfer films in the pure polymer and the composite containing 5wt% of IR-PTFE powder as the second-phase polymer was observed with an optical microscope. The results showed that the composite containing 5wt% the irradiated polytetrafluoroethylene powder had the least effect on decreasing the mechanical properties. Also, the addition of IRPTFE powder increased the transfer films and decreased the coefficient of friction, contact surface temperature and wear rate of polyamide 6. In addition, the application of proper quantity of the irradiated polytetrafluoroethylene powder decreased the water absorption of the composites.

کلیدواژه‌ها [English]

  • irradiated polytetrafluoro ethylene powder
  • polyamid 6
  • tribology
  • transfer film
  • polymeric composite