مقایسه‌ اثر نانوسیلیس، نانورس، نانوگرافن و نانولوله‌ کربنی بر خواص سایشی و مکانیکی چندسازه‌ ساخته‌شده از پلی‌وینیل کلراید-آرد چوب

در این پژوهش عملکرد سایشی چندسازه‌ ساخته‌شده از پلی وینیل کلراید-آرد چوب که با نانوسیلیس، نانورس، نانوگرافن و نانولوله‌ کربنی تقویت شده است، ارزیابی شد. همچنین، خواص مکانیکی و سختی نمونه های دارای نانوذرات و نمونه های شاهد مقایسه شدند. برای این منظور، آرد چوب با نسبت وزنی 50 درصد با پلی وینیل-کلراید به روش اختلاط مذاب با یکدیگر ترکیب شدند. نانوذرات در مقادیر مختلف 1، 2، 3 و 5 درصد وزنی به کار گرفته شد. آزمون سایش مطابق روش پین دیسک بر روی نمونه ها انجام شد و مقاومت به سایش و ضریب اصطکاک آنها انداز ه گیری شد. جنبه‌ ریخت‌شناسی نمونه‌ها به‌منظور مطالعه‌ نحوه‌ پراکنش نانوذرات در چندسازه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fe-sem) انجام شد. نتایج نشان داد وجود نانوذرات موجب بهبود رفتار سایشی چندسازه ها از طریق کاهش نرخ سایش و افزایش ضریب اصطکاک آن می‌شود. همچنین در هنگام استفاده از نانوذرات در مقادیر زیاد (5 درصد وزنی)، خواص سایشی نمونه ها کاهش می یابد. کمترین مقدار کاهش وزن به‌ترتیب در نمونه‌های حاوی نانوسیلیس، نانوگرافن، نانولوله‌ کربنی و نانورس برابر 0/11، 0/14، 0/19، و 0/22گرم در سطح بارگذاری 3 درصد مشاهده شد. مقدار کاهش وزن در نمونه های شاهد 0/33 گرم گزارش شد. یافته های حاصل از ارزیابی سختی و استحکام مکانیکی (مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته‌ خمشی، مقاومت کششی و مدول الاستیسیته‌ کششی) نشان داد که بیشترین مقدار این ویژگی ها در چندسازه های حاصل از اختلاط با 3 درصد نانوسیلیس به‌دست آمد. تصاویر میکروگراف های الکترونی نشان داد که نانوذرات به طور همگن و مناسب در نمونه ها پراکنش یافته اند، اما با افزایش مقدار نانوذرات تا سطح 5 درصد، پراکنش نامناسب و تجمع ذرات اتفاق می افتد.

comparison of the effect of nanosilica، nanoclay، nanographene and carbon nanotubes on the tribological and mechanical properties of polyvinyl chloride-wood flour composites

in this study، the abrasion and tribological performance of polyvinyl chloride–wood flour composites reinforced with nanosilica، nanoclay، nanographene، and carbon nanotubes were investigated. moreover، the mechanical strength and hardness of specimens containing nanoparticles were compared with those of control samples. to achieve this objective، wood flour was mixed with polyvinyl chloride at a weight ratio of 50% by melt compounding. nanoparticles were used at various loading levels of 1، 2، 3، and 5% (by weight). tribological tests were performed according to the pin-on-disk method، and wear resistance and friction coefficient were measured. the morphological aspects of the specimens were characterized using field emission scanning electron microscopy (fesem) to evaluate the dispersion of nanoparticles in the composites. the results indicated that the presence of nanoparticles in the polymer matrix improved the tribological behavior of the composites by reducing the wear rate and increasing the friction coefficient. however، the tribological properties of the samples decreased with the inclusion of high nanoparticle loadings (5% by weight). the lowest weight loss was observed for specimens containing nanosilica، nanographene، carbon nanotubes، and nanoclay، with values of 0.11، 0.14، 0.19، and 0.22 g at the 3 wt% loading level، respectively. the weight loss of the control samples was 0.33 g. the evaluation of hardness and mechanical properties (flexural strength، flexural modulus، tensile strength، and tensile modulus) showed that the highest values were obtained in composites containing 3% nanosilica. morphological observations revealed that nanoparticles were homogeneously and well dispersed in the samples، whereas improper dispersion and agglomeration occurred at the higher nanoparticle content of 5% by weight.