بررسی اثر نانو رس بر رفتار حرارتی و مقاومت اشتعال نانوکامپوزیت فنولیک –کربن

سیلیکات‌های لایه‌ای (رس) به‌دلیل ساختار در ابعاد نانو در بهبود خواص حرارتی کامپوزیت‌های پلیمری‌ کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند. در مقاله حاضر، ابتدا نانو رس بر پایه مونت‌موریلونیت اصلاح‌شده به میزان 2.5 و 7.5 درصد وزنی به روش اختلاط مذاب در زمینه رزین فنولیک توزیع شد. سپس پارچه کربنی بر پایه پلی‌اکریلونیتریل با مخلوط رزین و نانو رس آغشته شده و کامپوزیت کربن – فنولیک به روش لایه‌گذاری دستی و پخت در اتوکلاو به دمای °c160 به مدت 4 ساعت ساخته شد تا اثر نانو رس بر ساختار کریستالی و خواص حرارتی آن بررسی ‌شود. فاصله کریستالی صفحات رس با تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس (xrd) تعیین شد و تجزیه و تحلیل توزیع نانو رس در زمینه فنولیک توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) انجام شد. از آزمون گرماسنج مخروطی برای ارزیابی اشتعال‌پذیری نانوکامپوزیت‌ها استفاده شد و اثر نانو رس بر استحکام کششی و برشی بین لایه‌های نمونه‌ها بررسی شد. نتایج نشان داد که فاصله کریستالی نانو رس در رزین تا دو برابر افزایش می‌یابد. افزودن نانو رس تا 2.5 درصد وزنی سبب افزایش زمان وقوع افروزش تا دو برابر و کاهش نرخ رهایش گرما تا 36% شد که بیانگر تاثیر بسزای نانو رس در تاخیر شروع اشتعال، بهبود مقاومت به اشتعال و دیرسوزی کامپوزیت کربن – فنولیک است. همچنین نتایج نشان داد که افزودن نانو رس اثر قابل‌ملاحظه‌ای بر استحکام کششی و استحکام برشی نانوکامپوزیت کربن – فنولیک ندارد.

The Investigation of the NanoClay Effects on Thermal Behavior and Ignition Resistance of the PhenolicCarbon Nanocomposite

The layered silicates (clay) are being extensively used to improve the thermal properties of polymerbased composites, because of their nano structure. In this study, the modified Montmorillonitebased nanoclay with 2.5 and 7.5 weight percentages were distributed by a meltmixing method in a phenolic matrix and a poly acrylonitrilebased carbon cloth was used as the reinforcement. The composite was prepared by a manual layout method and cured in an autoclave at 160 °C for 4 hours and the effects of nanoclay loading with 2.5 and 7.5 weight percentages on the crystalline structure and the thermal and mechanical properties of the carbonpolymerlayered silicate nanocomposites were investigated. The silicate galleries spacing of the layered silicate platelets were determined from XRD patterns. The dispersion of the clay layers in the resin was analyzed by TEM studies. The cone calorimetric tests were used to evaluate the flame retardancy properties of the nanocomposites and the effects of tensile strength and short beam strength were investigated. The results showed that the dspacing of nanocomposites is doubled due to 2.5 wt. % nanoclay loading. Also, the heat release rate (HRR) is decreased up to 36% by adding the layered silicates. The tensile strength and shear strength of nanocomposites are not influenced considerably by adding the nanoclay.