ویژگی های سطحی و عملکرد مکانیکی کامپوزیت های EPDM/گرافن اکساید

نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده

سبزوار، دانشگاه حکیم سبزواری، گروه مهندسی پلیمر

10.22063/jipst.2024.3601.2309

چکیده

فرضیه: با توجه به قابلیت زیاد کاربرد گرافن اکسید (GO) در صنایع مختلف، از جمله هوافضا، ساخت‌و‌ساز و الکترونیک، استفاده از  آن در کامپوزیت‌های پلیمری توجه فراوانی را جلب کرده است. این توجه تا حد زیادی به‌دلیل قابلیت تأیید‌شده گرافن اکسید در افزایش خواص مکانیکی، عملکردی و الکتریکی مواد کامپوزیتی بر پایه پلیمرهاست. از سوی دیگر، مشخصه‌های سطح کامپوزیت‌های پلیمری به‌طور مستقیم متأثر از خواص ساختاری و مکانیکی این مواد هستند.
روش‌ها: در این مطالعه، عملکرد مکانیکی و رفتار سطحی کامپوزیت‌های اتیلن پروپیلن دی‌ان مونومر-گرافن اکسید (EPDM/GO) بررسی شده است. ذرات گرافن اکسید در حالت پودری تهیه شده و سپس با مخلوط‌کن دوغلتکی، در مقادیر 1، 3 و 5phr با EPDM مخلوط شدند. آزمون‌های بررسی مشخصه‌های سطح و خواص مکانیکی این کامپوزیت‌ها برای بررسی اثر مقدار گرافن اکسید افزوده‌شده بر مقاومت پارگی و زبری سطح به‌عنوان هدف اصلی در این مطالعه انتخاب شدند.
یافته‌ها: نتایج حاکی از آن است، افزودن گرافن اکسید با مقدار 3phr به کامپوزیت‌های EPDM/GO به بهبود شایان ‌توجهی در خواص مکانیکی منجر می‌شود. به‌طور ویژه، افزایش بیش از %75 در استحکام کششی، افزایش %5 کشش در نقطه شکست و افزایش بیش از %16 مقاومت پارگی در این آمیزه مشاهده شده است. این اثر مثبت به بهبود خواص کششی ماتریس لاستیکی محدود نشده و موجب افزایش جزئی مدول کشسانی ماتریس نیز شده است. براساس نتایج میکروسکوپی نیروی اتمی و آزمایش کشش ارائه‌شده در این پژوهش، ارتباط معنا‌داری بین رفتار سطحی و عملکرد مکانیکی کامپوزیت‌های EPDM/GO مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Surface Characteristics and Mechanical Performance of EPDM/Graphene Oxide Composites

نویسنده [English]

  • Ahmad Allahbakhsh
Department of Polymer Engineering, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: The employment of graphene oxide (GO) in polymer composites has garnered significant interest due to the potential of final nanocomposites in different applications, from aerospace to construction, and electronics industries. This great interest is mainly due to the proven potential of GO in enhancing the mechanical, functional, and electrical properties of polymer-based composite materials. Additionally, the surface properties of polymer nanocomposites are directly influenced by the structural and mechanical properties of these materials.
Methods: In this study, the mechanical properties and surface behaviors of ethylene propylene diene monomer (EPDM)/GO composites are investigated. GO particles, prepared in powder form, were mixed with EPDM in loading contents of 1, 3, and 5 phr using a two-roll mill. The main objective of this study is to investigate the effect of the loading content of GO in composites on the tear strength and surface roughness of EPDM/GO composites and surface and mechanical analyses are used as main tools to reach this objective.
Findings: Results indicate that the incorporation of GO particles in a loading content of 3 phr into the structure of EPDM leads to a significant improvement in mechanical properties. More than 75% increase in tensile strength, 5% increase in the elongation at break, and more than 16% rise in the tear strength is achieved when 3 phr of GO is loaded into the structure of EPDM. The incorporation of GO particles also results in a slight improvement in the modulus of the system. Based on the atomic force microscopy and tensile test results presented in this work, a direct relationship between surface behavior and mechanical properties of EPDM/GO composites is observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Composite
  • EPDM
  • Graphene oxide
  • Mechanical properties
  • Surface properties