چکیده مطلب
کنترل پدیده پین با افزودن نانو ذرات اکسید گرافن با درجات مختلف احیاء به آمیزه لاستیکی حاوی سیلیکای اصلاح شده
چکیده
تقویت¬کنندگی مؤثر در آمیزه¬های لاستیکی زمانی اتفاق می¬افتد که کسر حجمی پرکننده بالاتر از آستانه تداخل بوده و در حین پراکنش مناسب در بستر لاستیکی، شبکه¬ای پایدار تشکیل دهد. کنترل تشکیل شبکه پرکننده¬های تقویتی و شکست آن تحت تغییر فرم¬های دینامیکی و به تبع آن اتلاف انرژی دینامیکی، از موضوعات پرتوجه در بهینه¬سازی خواص اتلافی در آمیزه¬های لاستیکی بسیار پرشده است. در این پژوهش، اثر افزودن نانوصفحات اکسیدگرافن و اکسیدگرافن احیاشده (گرافن) به عنوان پرکننده دوم، به آمیزه¬هایی با کسر حجمی ثابتی از ذرات کروی سیلیکا به عنوان پرکننده اول، بر پراکنش و پایداری تشکیل شبکه سیلیکا بعد از اختلاط و پایداری آن تحت کرنش¬های دینامیکی (پدیده پین)، قبل از ولکانش مورد بررسی قرار گرفت. افزودن هر دو نوع پرکننده صفحه¬ای باعث کاهش مدول ذخیره در کرنش¬های کم، کاهش مدول اتلاف و پدیده پین نسبت به آمیزه پرشده با سیلیکا شد. این کاهش، محدود به کسرهای حجمی¬ پرکننده دوم قبل از آستانه تداخل آن است. اما ساز و کار تاثیر پرکننده دوم بر ریزساختار پرکننده اول در آمیزه سیلیکا/گرافن و سیلیکا/اکسیدگرافن متفاوت بود. کاهش پدیده پین در آمیزه سیلیکا/گرافن ناشی از کمک نانوصفحات گرافن به بهبود و پایداری پراکنش اولیه ذرات سیلیکا، جلوگیریِ نانوصفحات بزرگ گرافن از انباشتگی مجدد ذرات ریز و کروی سیلیکا هنگام حرارت¬دهی بدلیل اختلاف انرژی سطحی بین دو پرکننده نسبت داده شد. درحالی که در آمیزه سیلیکا/اکسیدگرافن سازگاری سطحی دو پرکننده باعث تجمع ذرات سیلیکا اطراف صفحات بزرگ اکسیدگرافن، پراکنش نامناسب سیلیکا هنگام اختلاط و در نتیجه عدم تقویت¬کنندگی شد. بنابراین از تفاوت در انرژی سطحی پرکننده اول و دوم، نیروی کار چسبندگی در سیستم سه جزئی و اختلاف ابعاد دو پرکننده صفحه¬ای و کروی برای توجیه پدیده¬های مشاهده¬شده استفاده شد. حداکثر کاهش پدیده پین و مدول اتلاف ناشی از شکست شبکه سیلیکا، در آمیزه پرشده با 40 قسمت وزنی سیلیکا و 25/0 قسمت وزنی گرافن، تقریبا 20% مشاهده شد. حداکثر کاهش اتلاف دینامیکی در آزمون حرارت¬زایی نیز بر روی این آمیزه¬ بعد از ولکانش حدود 25% بود. این در حالی است که در کار پیشین گروه با افزودن سیلیکا به آمیزه پرشده با دوده و تشابه هندسی دو پرکننده، کاهش پدیده پین، اتلاف و حرارت¬زایی کم¬تر اتفاق افتاد.
کلیدواژه¬ها: پدیده پین، گرافن، پرکننده دوتایی، خواص دینامیکی-مکانیکی، نانوکامپوزیت¬های لاستیکی