عنوان مقاله :
ارزيابي مقاومت به رشد ترك خستگي كامپوزيت‌هاي لاستيكي داراي سيليكا و تحليل نقش برهم‌كنش پركننده-پركننده و اتصال در فصل مشترك
عنوان به زبان ديگر :
Evaluation of Fatigue Crack Growh Resistance of Rubber-Silica Composites and Analysis of the Role of Filler-Filler Interaction and Interface Bonding
پديد آورندگان :
عليمرداني، محمد دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده مهندسي شيمي - گروه مهندسي پليمر، تهران , رزاقي كاشاني، مهدي دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده مهندسي شيمي - گروه مهندسي پليمر، تهران
كليدواژه :
رشد ترك خستگي , اتصال در فصل مشترك , برهم‌كنش پركننده-پركننده , لاستيك , سيليكا
چكيده فارسي :
فرضيه: رشد ترك خستگي در كامپوزيت‌هاي لاستيكي به‌دليل اثرپذيري آن از اتلاف گرانروكشسان به پديدههاي فيزيكي حاضر در فصل مشترك پليمر-پركننده وابستگي زيادي دارد. نوع اتصال پليمر-پركننده در فصل مشترك و شدت كم‌تحركي زنجير‌هاي پليمري در نتيجه برهم‌كنش با پركننده از مهم‌ترين اين عوامل هستند. شدت كم‌تحركي پليمر در آميزه لاستيكي با درصدهاي زياد پركننده به‌طور عمده تحت تأثير برهم‌كنش پركننده-پركننده است. تنظيم انرژي سطحي پركننده مي‌تواند روش مؤثري براي كنترل برهم‌كنش پركننده-پركننده باشد و از آن مي‌توان در تفكيك و ارزيابي مستقل سهم هر يك از پديدههاي فصل مشترك بهره برد.
روش‌ها: از سيليكاي Ultrasil VN3 و استيرن-بوتادي‌ان-لاستيك محلولي (SSBR) به‌عنوان مواد پايه كامپوزيت استفاده شد. با دو عامل سيلاني كوتاه و بلندزنجير آليفاتيك در درصدهاي معيني از پيوندزني، سطح Ultrasil اصلاح شد تا بتواند انرژي سطحي مدنظر براي كنترل برهم‌كنش پركننده-پركننده را ارائه كند. با كنترل انرژي سطحي و برهم‌كنش پركننده-پركننده در نمونه‌ها و مقايسه نظام‌مند آن‌ها، اثر اتصال كووالانسي و معمولي در فصل مشترك، شدت برهم‌كش پركننده-پركننده و در نهايت اثر طول زنجير سيلان بر رفتار رشد ترك خستگي ارزيابي شد.
يافته‌ها: آزمايش رشد ترك خستگي نشان داد، شدت كم‌تحركي و برهم‌كنش پركننده-پركننده كامپوزيت بيشترين اثر را بر اتلاف گرانروكشسان و سرعت رشد ترك دارد. پيوند كووالانسي در فصل مشترك مي‌تواند ترك را از رشد در جهت اصلي منحرف كند و بنابراين ممكن است به‌عنوان سدي فيزيكي براي بهبود مقاومت در برابر رشد عمل كند. در آميزه‌هاي بسيار پرشده كه اثر برهم‌كنش پركننده-پركننده غالب بود اثر زنجير سيلان در فصل مشترك محدود بود.
چكيده لاتين :
Hypothesis: Fatigue crack growth (FCG) of rubber composites as controlled by the viscoelastic losses, is strongly dependent on the polymer-filler interfacial phenomena. The type of filler-polymer bonding at the interface and the extent of mobility restriction of rubber chains resulting from the interaction by the filler are of the critical ones. In highly filled rubber compound, the amount of mobility restriction is almost dictated by the filler-filler interaction. Regulating the surface energy of the filler can be an effective method to control the filler-filler interaction, to distinguish the two interfacial phenomena, and to pave the way of studying their significance.
Methods: Ultrasil VN3 and solution styrene-butadiene rubber (SSBR) were of the base composite materials. Using two silanes with a short and a long aliphatic chain length, the surface of Ultrasil was modified in our lab to a certain level of grafting density which could bring the required surface energy and the filler-filler interaction. By controlling the surface energy of silica treated in the lab, and by making a systematic comparison of the resulting composites, it was possible to study the role of covalent bonding at the interface, the role of filler-filler interaction and severity of mobility restriction and finally the role of silane chain length.
Findings: Fatigue crack growth experiment revealed that the severity of mobility restriction and the filler-filler interaction of the composite have the highest impact on the amount of viscoelastic dissipation and the rate of crack growth. The covalent bonding at the interface can deviate the crack from growing in the original direction and thus it may act as a physical barrier to improve crack growth resistance. For highly filled compounds where the properties are almost dictated by the filler-filler interaction, the role played by the chain length of silane is minor.
عنوان نشريه :
علوم و تكنولوژي پليمر
