ساخت فوم نانو كامپوزيت پلي‌يورتان سخت با استفاده از نانو ذرات SiC و بررسي خواص مكانيكي و جذب انرژي آن تحت بار ديناميكي

Manufacturing and analysis of dynamic and mechanical properties of rigid nanocomposite polyurethane foam reinforced by nano particles of SiC

در اين مقاله، خواص مكانيكي و جذب انرژي فوم‌ نانو كامپوزيت پلي‌يورتان با چگالي مشخص و تقويت‌شده با نانو ذرات كاربيد سيليسيم (SiC) تحت بارگذاري شبه استاتيكي و ديناميكي بررسي مي‌شوند. به منظور ساخت نمونه‌هاي آزمايش، ابتدا نانو ذرات كاربيد سيليسيم در مايع پلي‌آل تركيب شده و سپس با اضافه كردن مايع متيلن دي ايزوسيانات، فوم نانو كامپوزيت پلي‌يورتان بدست مي‌آيد. براي بررسي خواص مكانيكي نمونه‌هاي آزمايش، آزمون‌هاي كشش، فشار و تست ديناميكي انجام شده است. علاوه براين، با استفاده از دستگاه ميكروسكوپ الكتروني تأثير نانو ذرات در رفتار مورفولوژي سلولي فوم نانو كامپوزيت مشخص گرديد. نتايج حاصل از آزمون‌هاي تجربي نشان دادند، كه استحكام كششي، فشاري و جذب انرژي براي فوم نانو كامپوزيت تقويت شده با نانو ذرات كاربيد سيليسيم بيشتر از فوم پلي‌يورتان خالص مي‌باشد. علاوه براين، با افزودن 1 درصد نانو ذره SiC به فوم پلي‌يورتان، مدول الاستيسيته و جذب انرژي به ترتيب به ميزان 7% و 63% افزايش مي‌يابد. همچنين توزيع اندازه سلول در فوم نانو كامپوزيت تقويت شده با ذرات SiC در مقايسه با فوم پلي‌يورتان خالص كوچكتر شده و منجر به افزايش چگالي سلول مي‌شود. نتايج حاصل از اين تحقيق نشان مي‌دهد كه فوم نانو كامپوزيت پلي‌يورتان تقويت شده با نانو ذرات SiC مي‌تواند به عنوان جاذب انرژي در صنايع مختلف مورد استفاده قرار گيرد.

In this article, mechanical properties and energy absorption of polyurethane nanocomposite foam reinforced by SiC nano particales under quasi-static and dynamic axial load was investigated. The specimens were prepared initially by mixing of Polyol and nano particales and then diisocyanate was added to the mixture to prepare the foam specimens. To evaluate the mechanical properties of the specimens, tensile, compression and dynamic tests were performed. Furthermore, scanning electron microscopy (SEM) was utilized to study the effect of nano particles on cellular morphology of the foams. The results of experiments show that the tensile strength, compressive strength and energy absorption of the polyurethane nanocomposite foam reinforced with SiC nanoparticles was more than pure polyurethane foam. With the addition of 1 wt% SiC nanoparticles to polyurethane foam, the Young’s modulus and the energy absorption increases 7% and 63%, respectively. Also, by adding SiC nano particles, the uniformity of cell size decreased and the number of cells increases. The results of this research show that the polyurethane nanocomposite foam reinforced with SiC nano particales can be used in various industries as an energy absorber.