بررسي تجربي تاثير نانو گرافن اكسيد عامل‌دار بر روي خواص مكانيكي چسب اپوكسي

Experimental Investigation of the Effect of Functionalized Graphene Oxide on the Mechanical Properties of Epoxy Adhesive

در اين پژوهش، اثر افزودن گرافن اكسيد عامل‌دار بر روي خواص مكانيكي چسب اپوكسي بررسي شده است. ابتدا گرافن اكسيد با اكسايش گرافيت به كمك روش اصلاح شده هامرز، تهيه و سطح آن با عامل سيلاني، تري آمينو پروپيل تري متوكسي سيلان (3-APTES) اصلاح گرديد. تاثير افزودن مقادير 0.1، 0.2 و 0.3 درصد وزني از گرافن اكسيد آمينه (GO-NH2) روي خواص كششي و برشي چسب اپوكسي مورد بررسي قرار گرفت. سپس نمونه بالك و نمونه اتصال چسبي ضخيم(TAST) از چسب خالص و چسب تقويت شده با مقادير وزني مختلف گرافن اكسيد آمينه شده، تهيه، و تحت آزمون كشش و آزمون برش خالص به منظور تعيين خواص كششي و برشي قرار گرفت. نتايج تحقيق نشان داد وجود گرافن اكسيد عامل‌دار موجب بهبود خواص مكانيكي چسب مي‌شود كه در آن، نقطه بهينه اين افزايش در نمونه‌هاي حاوي 0.1 درصد وزني گرافن اكسيد اصلاح سطحي بوده است. به طوري كه افزودن اين مقدار گرافن اكسيد آمينه به چسب اپوكسي باعث افزايش 35%، %44، %53 و %34 به ترتيب در مدول الاستيسيته، استحكام نهايي، چقرمگي و مدول برشي چسب مي شود.

In the present paper, the effect of addition of a functionalized graphene oxide (FGO) on the mechanical properties of an epoxy adhesive was investigated. GO was first prepared by oxidation of graphite using Modified Hummers’ method. Then silane coupling agents 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) was used for surface modification of GO. The solution mixing method is used for dispersing 0.1 wt%, 0.2 wt% and 0.3 wt% amine-modified graphene oxide (GO-NH2) in the epoxy adhesive to investigate the tensile and shear properties of the nano-composite. The tensile and shear properties of the neat and GO-NH2 reinforced epoxy adhesives were determined using the bulk and the thick adherend shear test (TAST) specimens, respectively. Significant improvements in the mechanical properties have been observed by the addition of nano-fillers in epoxy adhesive. The highest improvement in strength was obtained by 0.1 wt% loading of GO-NH2. So that, the addition of 0.1 wt% of FGO increases the Young’s modulus, tensile strength, toughness and shear modulus by 35% , 44%, 53% and 34%, respectively.