خواص خمشی کامپوزیت‏های زمینه‏ی اپوکسی تقویت شده با الیاف آسیاب شده

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

سعید کریمی ¹ (فارغالتحصیل دکتری تخصصی مهندسی مواد- بخش مهندسی مواد- دانشگاه شیراز)
سیروس جوادپور ² (استاد و عضو هیئت علمی بخش مهندسی مواد- دانشگاه شیراز)

تاريخ الإرسال : 21 الثلاثاء , شوال, 1437 تاريخ التأكيد : 21 الثلاثاء , شوال, 1437 تاريخ الإصدار : 13 الأربعاء , رجب, 1437

الکلمات المفتاحية: الیاف کربن, الیاف شیشه, آسیاب‏کاری, کامپوزیت زمینه‏ی اپوکسی, آزمون خمش,

ملخص المقالة :

      این پژوهش، به مطالعه خواص خمشی کامپوزیت‏های زمینه‏ی اپوکسی تقویت شده با الیاف‏های آسیاب شده از دو نوع شیشه‏ی معمولی (E-glass) و شیشه‏ی با استحکام بالا (S-glass) و یک نوع کربنِ با استحکام بالا پرداخته است. نخست، الیافِ اولیه با استفاده از آسیاب ساینده به پودر تبدیل شد و مورفولوژی آن‏ها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. کامپوزیت‏های تولیدی، با مخلوط و اضافه کردن wt.%1 پودرِ حاصل از آسیاب‏کاری الیاف‏های یاد شده یک رزین اپوکسی تجاری از نوع پخت در دمای بالا تبدیل شدند. تأثیر انجام عملیات گاز زدایی رزین و هم‌چنین افزودن گاما آمینو پروپیل تری اکسی سیلین (γ-APS) به عنوان عامل اتصال دهنده‏ی رزین به فاز تقویت کننده نیز بررسی شد. برای این منظور، خواص خمشی کامپوزیت‏های تولیدی با یکدیگر مقایسه و سطح شکست نمونه‏های آزمون خمش و مکانیزم‏های چقرمگی فعال با استفاده از تصاویر SEM ارزیابی شد. با افزودن wt.%2 از γ-APS به رزین اپوکسی حاوی الیاف آسیاب شده‏ی شیشه E و سپس گاز زدایی آن، بیش‌ترین افزایش در استحکام خمشی و مدول کشسان مُماسی حاصل شد. این مقادیر به ترتیب به میزان 22_/1 و 20_/1 برابر نسبت به حالت خالص به دست آمد.

المصادر:

1- ASM Handbook: Composites, p. 161-162, ASM International, 2001.

2- W. Jiang, F. L. Jin and S. J. Park, "Thermo-Mechanical Behaviors of Epoxy Resins Reinforced with Nano-Al₂O₃ Particles", Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 18, pp.  594-496, 2001.

3- G. Akovali, Handbook of composite fabrication, p. 26-27, iSmithers Rapra Publishing, Ankara, 2001.

4- S. Rana, R. Alagirusamy and M. Joshi, "Development of Carbon Nanofibre Incorporated Three Phase Carbon/Epoxy Composites with Enhanced Mechanical, Electrical and Thermal Properties", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol. 42, pp. 439-445, 2011.

5- H. A. Al-Turaif, "Effect of Nano TiO₂ Particle Size on Mechanical Properties of Cured Epoxy Resin", Progress in Organic Coatings, Vol. 69, pp. 241-246, 2010.

6- M. Martin, S. Hanagud and N. Thadhani, "Mechanical Behavior of Nickel+Aluminum Powder-Reinforced Epoxy Composites", Materials Science and Engineering: A, Vol. 443, pp. 209-218, 2007.

7- M. Nadler, J. Werner, T. Mahrholz, U. Riedel and W. Hufenbach, "Effect of CNT Surface Functionalisation on the Mechanical Properties of Multi-Walled Carbon Nanotube/Epoxy-Composites", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol. 40, pp. 932-937, 2009.

8- K. T. Lau, S. Q. Shi, L. M. Zhou and H. M. Cheng, "Micro-Hardness and Flexural Properties of Randomly-Oriented Carbon Nanotube Composites", Journal of Composite Materials, Vol. 37, pp. 365-376, 2003.

9- M. Moniruzzaman, F. Du, N. Romero and K. I. Winey, "Increased Flexural Modulus and Strength in SWNT / Epoxy Composites by a New Fabrication Method", Polymer, Vol. 47, pp. 293-298, 2006.

10- J. Milewski, "A Study of the Packing of Milled Fibreglass and Glass Beads", Composites, Vol. 4, pp. 258-265, 1973.

11- T. Cotgreave, "Milled Fibre Reinforced Epoxy Resin - an Engineering Polymer Composite", Polymer, Vol. 26, pp. 1419-1422, 1985.

12- P. Vasconcelos, F. Lino, A. Magalhaes and R. Neto, "Impact Fracture Study of Epoxy-Based Composites with Aluminium Particles and Milled Fibres", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 170, pp. 277-283, 2005.

13- N. Chand and A. Naik, "Development and High Stress Abrasive Wear Behavior of Milled Carbon Fiber Reinforced Epoxy Gradient Composites", Polymer Composites, Vol. 29, pp. 736-744, 2008.

14- N. Chand and A. Nigrawal, "Investigations on DC Conductivity Behaviour of Milled Carbon Fibre Reinforced Epoxy Graded Composites", Bulletin of Materials Science, Vol. 31, pp. 665-668, 2008.

15- N. Chand and M. K. Sharma, "Development and Sliding Wear Behaviour of Milled Carbon Fibre Reinforced Epoxy Gradient Composites", Wear, Vol. 264, pp. 69-74, 2008.

16- ASTM D790 (2003), "Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials".

17- M. Azlan, "The Effect of Voids on the Flexural Fatigue Properties of Carbon/Epoxy Composites", Ph.D. Thesis Univiersity of Southampton, School of Engineering Science, 2010.

18- H. He and K. Li, "Silane Coupling Agent Modification on Interlaminar Shear Strength of Carbon Fiber / Epoxy / Nano-CaCO₃ Composites", Polymer Composites, Vol. 33, pp. 1755-1758, 2012.

19- E. Földes, J. Gulyás, S. Rosenberger and B. Pukánszky, "Chemical Modification and Adhesion in Carbon Fiber/Epoxy Micro Composites; Coupling and Surface Coverage", Polymer Composites, Vol. 21, pp. 387-395, 2000.

20- R. M. Jones, Mechanics of Composite Materials, 2ed., p., 164-165, CRC Press, London, 1998.

21- R. A. Pearson and A. F. Yee, "Influence of Particle Size and Particle Size Distribution on Toughening Mechanisms in Rubber-Modified Epoxies", Journal of Materials Science, Vol. 26, pp. 3828-3844, 1991.

22- H. H. Kim, S. Y. Kim, D. H. Kim, C. Y. Oh and N. J. Jo, "Effect of Silane Coupling Agent on the Flexural Property of Glass Fiber Reinforced Composite Film", Journal of Materials Science and Chemical Engineering, Vol. 2, pp. 38-42, 2014.

23- M. Etcheverry and S. E. Barbosa, "Glass Fiber Reinforced Polypropylene Mechanical Properties Enhancement by Adhesion Improvement", Materials, Vol. 5, pp. 1084-1113, 2012.

24- J. K. Kim and Y. W. Mai, Engineered Interfaces in Fiber Reinforced Composites, p., 174-183, Elsevier, New York, 1998.