مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تاثیر نانوذرات خاک رس بر افزایش طول عمر کامپوزیت شیشه- اپوکسی در شرایط محیطی دمایی و رطوبتی (هیدروترمال)

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
چکیده
در این تحقیق، به بررسی تاثیر نانوذرات خاک رس بر افزایش طول عمر کامپوزیت شیشه- اپوکسی در شرایط محیطی هیدروترمال پرداخته شده است. برای این منظور نمونه‌های حاوی ۳% و نمونه‌های فاقد نانوذرات خاک رس در رزین اپوکسی برای ساخت نمونه‌های آزمون کشش با استفاده از لایه چینی دستی و کسیه خلأ ساخته شده است. پس از ساخت، نمونه‌ها تحت شرایط محیطی هیدروترمال ۹۰% رطوبت، ۷۵درجه سانتی‌گراد به مدت ۵۰۰ ساعت در انکوباتور قرار گرفته و در نهایت تحت آزمون کشش با هم مقایسه شده است. نتایج این پژوهش نشان داد که اضافه‌کردن نانوذرات خاک رس گرچه در ابتدا باعث کاهش استحکام کامپوزیت به میزان ۳۹/۲۱% در نمونه‌های تازه‌ساخته‌شده می‌شود، ولی در درازمدت این ذرات باعث کندشدن فرآیند تخریب کامپوزیت شده، به‌نحوی که استحکام نمونه‌های حاوی نانوذرات خاک رس پس از قرارگیری تحت شرایط محیطی از نمونه‌های فاقد نانوذرات خاک رس تحت شرایط محیطی یکسان (۵۰۰ ساعت) ۹% بیشتر است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Effect of Clay Nanoparticles on Increasing the Lifetime of Glass/Epoxy Composites under Thermal and Humidity Conditions (Hydrothermal)

نویسندگان English

S.A. Azimi
V. Momeni
M.H. Alaei
A. Mirzaei
M. Rezvani Nasab
M. Ramezani Nezhad
A.H. Mohamadian
Composite Materials Department, Materials & Manufacturing Technology Faculty, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this research, the effect of adding clay Nanoparticles on increasing the lifetime of glass/epoxy composites under hydrothermal conditions has been investigated. For this purpose, samples containing 3 Vol.% of clay Nanoparticles and samples without clay Nanoparticles in resin epoxy has been manufactured for the fabrication of specimens of the tensile test using hand lay-up and vacuum bag. The specimens were placed under the hydrothermal condition of 90% humidity and 75 °C temperature for 500 hours in the incubator and were tested for tensile properties. The results show that addition of clay Nanoparticles decreases the strength of the composite by 21.39% in the newly produced samples while in a long time, these particles slow down the process of composite degradation, so that in the same environmental conditions, the strength of specimens containing clay Nanoparticles is 9% higher than the specimens without clay Nanoparticles.

کلیدواژه‌ها English

Glass/Epoxy Composites
Environmental conditions
Mechanical properties
Clay Nanoparticles
Sell CG, McKenna GB. Influence of physical ageing on the yield response of model DGEBA/poly (propylene oxide) epoxy glasses. Polymer. 1992;33(10):2103-2113. [Link] [DOI:10.1016/0032-3861(92)90876-X]
Leveque D, Schieffer A, Mavel A, Maire JF. Analysis of how thermal aging affects the long-term mechanical behavior and strength of polymer-matrix composites. Composites Science and Technology. 2005;65(3-4):395-401. [Link] [DOI:10.1016/j.compscitech.2004.09.016]
Kawakami H, Souda K, Nanzai Y. Relaxation phenomenon in epoxy glass aged under post‐yield strain. Polymer Engineering & Science. 2006;46(5):630-634. [Link] [DOI:10.1002/pen.20493]
Hu HW. Physical aging in long term creep of polymeric composite laminates. Journal of Mechanics. 2007;23(3):245-252. [Link] [DOI:10.1017/S1727719100001283]
Shi X, Fernando BMD, Croll SG. Concurrent physical aging and degradation of crosslinked coating systems in accelerated weathering. Journal of Coatings Technology and Research. 2008;5(3):299-309. [Link] [DOI:10.1007/s11998-008-9081-0]
Ozcelik O, Aktas L, Altan MC. Thermo-oxidative degradation of graphite/epoxy composite laminates: Modeling and long-term predictions. Express Polymer Letters. 2009;3(12):797-803. [Link] [DOI:10.3144/expresspolymlett.2009.98]
Jiang X, Kolstein H, Bijlaard FS. Moisture diffusion and hygrothermal aging in pultruded fibre reinforced polymer composites of bridge decks. Materials & Design. 2012;37:304-312. [Link] [DOI:10.1016/j.matdes.2012.01.017]
Alessi S, Pitarresi G, Spadaro G. Effect of hydrothermal ageing on the thermal and delamination fracture behaviour of CFRP composites. Composites Part B: Engineering. 2014;67:145-153. [Link] [DOI:10.1016/j.compositesb.2014.06.006]
Jiang X, Kolstein H, Bijlaard F, Qiang X. Effects of hygrothermal aging on glass-fibre reinforced polymer laminates and adhesive of FRP composite bridge: Moisture diffusion characteristics. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2014;57:49-58. [Link] [DOI:10.1016/j.compositesa.2013.11.002]
Fan W, Li JL, Guo D. Effect of thermo-oxidative aging on three-dimensional and four-directional braided carbon fiber/epoxy composite. Journal of Composite Materials. 2015;49(25):3189-3202. [Link] [DOI:10.1177/0021998314561067]
Jiang X, Song J, Qiang X, Kolstein H, Bijlaard F. Moisture absorption/desorption effects on flexural property of glass-fiber-reinforced polyester laminates: Three-point bending test and coupled hygro-mechanical finite element analysis. Polymers. 2016;8(8):290. [Link] [DOI:10.3390/polym8080290]
Sugiman S, Putra IK, Setyawan PD. Effects of the media and ageing condition on the tensile properties and fracture toughness of epoxy resin. Polymer Degradation and Stability. 2016;134:311-321. [Link] [DOI:10.1016/j.polymdegradstab.2016.11.006]
Di Filippo M, Alessi S, Pitarresi G, Sabatino MA, Zucchelli A, Dispenza C. Hydrothermal aging of carbon reinforced epoxy laminates with nanofibrous mats as toughening interlayers. Polymer Degradation and Stability. 2016;126:188-195. [Link] [DOI:10.1016/j.polymdegradstab.2016.02.011]
Li Y, Xue B. Hydrothermal ageing mechanisms of unidirectional flax fabric reinforced epoxy composites. Polymer degradation and stability. 2016;126:144-158. [Link] [DOI:10.1016/j.polymdegradstab.2016.02.004]
Shin KB, Kim CG, Hong CS. Correlation of accelerated aging test to natural aging test on graphite-epoxy composite materials. Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2003;22(9):849-861. [Link] [DOI:10.1177/0731684403022009005]
Cysne Barbosa AP, Fulco AP, Guerra ES, Arakaki FK, Tosatto M, Costa MC, et al. Accelerated aging effects on carbon fiber/epoxy composites. Composites Part B: Engineering. 2017;110:298-306. [Link] [DOI:10.1016/j.compositesb.2016.11.004]
Shamsuddoha M, Djukic LP, Islam MM, Aravinthan T, Manalo A. Mechanical and thermal properties of glass fiber-vinyl ester resin composite for pipeline repair exposed to hot-wet conditioning. Journal of Composite Materials. 2017;51(11):1605-1617. [Link] [DOI:10.1177/0021998316661869]
Chang LN, Chow WS. Accelerated weathering on glass fiber/epoxy/organo-montmorillonite nanocomposites. Journal of Composite Materials. 2010;44(12):1421-1434. [Link] [DOI:10.1177/0021998309360944]
Sunil Kumar S, Londe NV, Saviraj AS, Kannanth V. Effect of accelerated ageing on hardness and flexural behaviour of woven fabric glass/carbon hybrid epoxy composites. Materials Today: Proceedings. 2017;4(10):10751-10756. [Link] [DOI:10.1016/j.matpr.2017.08.023]
Kwon DJ, Shin PS, Kim JH, Baek YM, Park HS, Lawrence DeVries K, et al. Interfacial properties and thermal aging of glass fiber/epoxy composites reinforced with SiC and SiO2 nanoparticles. Composites Part B: Engineering. 2017;130:46-53. [Link] [DOI:10.1016/j.compositesb.2017.07.045]