تاثیر نیرو و نانوذرات آلومینا بر مکانیزم های ایجاد آسیب ناشی از خراش نانو کامپوزیت زمینه پلی متیل متاکریلات

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

آرزو سزاوار ¹ , سید مجتبی زبرجد ² , سید عبدالکریم سجادی ³

1 - دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد دانشگاه فردوسی مشهد.
2 - دانشیار دانشگاه فردوسی مشهد.
3 - دانشیار دانشگاه فردوسی مشهد.

تاریخ دریافت : 1394/10/08 تاریخ پذیرش : 1394/10/08 تاریخ انتشار : 1391/01/01

کلید واژه: نانو کامپوزیت, آلومینا, پلی متیل متاکریلات, رفتار خراش,

چکیده مقاله :

در این پژوهش نقش نانو ذرات آلومینا و تاثیر افزایش نیرو بر روی رفتار خراش پلی متیل متاکریلات (PMMA) مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، نمونههای استاندارد از نانو کامپوزیتهای زمینه پلی متیل متاکریلات تقویت شده با درصدهای متفاوت وزنی آلومینا (0، 5، 10، 15) با روش قالب گیری فشاری ساخته شدند. سپس آزمون خراش بر اساس استاندارد ASTM G171 در شرایط دمای محیط و سرعت خراش 5 mm/s و تحت نیروهای خراشی10 و 15 N انجام شد. برای بررسی و شناخت مکانیزم های خراش از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. نتایج پژوهش نشان می دهد که سختی خراش نمونهها به مقدار نانو ذرات آلومینا بستگی دارد، به گونهای که افزایش نانو ذرات از 0 تا 15 درصد باعث کاهش پهنا یا عرض خراش از 274 به 210µm میشود. همچنین، نتایج ارزیابی میکروسکوپی بیانگر این موضوع است که با اعمال نیروی خراش 15 N اثر خراش در نمونه پلی متیل متاکریلات خالص به صورت ترکهای فصل مشترکی ظاهر می شود. در حالیکه افزودن نانو ذرات تا 5 درصد وزنی باعث تغییر ترکها به کریز و افزایش تا 15 درصد وزنی سبب بهبود مقاومت به خراش و ایجاد آسیب مار (Mar) می شود

منابع و مأخذ:

1- K. Friedrich, H.J. Sue, P. Liu, A.A.Almajid, “Scratch resistance of high

performance polymers", TribologyInternational, Vol.44, pp. 1032–1046, 2011.

2- P. Liu, R. L. Browning, H.J. Sue, J. Li, S.Jones, “Quantitative scratch visibility

assessment of polymers based on Erichsen andASTM/ISO scratch testing methodologies”,

Polymer Testing, Vol.30, pp. 633–640, 2011.

3- R. L. Browning, H. Jiang, H.J. Sue,“Scratch behavior of polymeric materials”,

Tribology of polymeric nanocomposites,Vol.55, pp. 354-369, 2008.

4- R.L. Browning, G. T. Lim, A. Moyse, H. J.Sue, H. Chen, J.D. Earls, “Quantitative

evaluation of scratch resistance of polymericcoatings based on a standardized progressive

load scratch test”, Surface & CoatingsTechnology, Vol.201, pp. 2970–2976, 2006.

5- H. Jiang, R. Browning, H.J. Sue,“Understanding of scratch induced damagemechanisms in polymers”, Polymer, Vol.50,pp. 4056–2065, 2009.

6- A. Dasari, Z. Z. Yu, Y.W. Mai, “wear andscratch damage in polymer nanocomposites”,

Tribology of polymeric nanocomposites,Vol.55, pp. 374-396,2008.

7- J. S. S. Wong, H. J. Sue, K.Y. Zeng, R.K.Y. Li, Y. W. Mai, “Scratch damage of

polymers in nanoscale”, Acta Mater, Vol.52,pp. 431, 2004.

٨- مهندسی پلاستیک، کرافورد، ترجمه مهرداد کوکبی، چاپدوم، دانشگاه تربیت مدرس، 1385

9- A.M. Vuorinen, S. R. Dyer, V.J. LippoLassila, Pekka K. Vallittu, “Effect of rigid rod

polymer filler on mechanical properties ofpoly-methyl methacrylate denture base

material”, dental materials, Vol.24, pp.708–713, 2008.

10- Billmeyer, F.W. “Text book of polymerscience” wiley interscence, 1971.