كليدواژه :
پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا , نانو زئوليت , نانوكامپوزيت , سايش , اصطكاك
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، تأثير نانو ذرات زئوليت بر خواص سايشي پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا كه كاربرد فراواني در كاشتني‌هاي ارتوپدي دارند، مورد مطالعه قرار گرفته است. بهبود خواص سايشي اين پليمر، از جمله چالش‌هاي صنعت پزشكي مي‌باشد و تأثير مستقيم بر عمر كاشتني‌هاي ارتوپدي دارد. نمونه‌هاي استوانه‌اي نانوكامپوزيتي بر پايه آميخته پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا حاوي نانوذرات زئوليت (2، 4 و 6 درصد وزني) به روش اكسترودر و قالب‌گيري تزريقي توليد شد. شكل شناسي نمونه‌ها با ميكروسكوپ الكتروني روبشي مطالعه شد. با استفاده از آزمون پين روي ديسك، مقدار سايش، دما و ضريب اصطكاك تحت نيروي فشاري N 50 و سرعت ثابتm/s 5/0 اندازه‌گيري شد. مقدار سايش، دما و ضريب اصطكاك در نمونه حاوي 4 درصد وزني از نانو زئوليت، پس از 4500 متر، به‌ترتيب حدود 56، 32 و 26 درصد كمتر از نمونه پلي اتيلني خالص مشاهده شد. در مقابل، بكارگيري 6 درصد وزني از نانو ذرات زئوليت، منجر به كلوخه شدن ذرات و افزايش مقدار سايش، دما و ضريب اصطكاك، نسبت به نمونه‌هاي نانوكامپوزيتي شد. علاوه‌براين، مورفولوژي نمونه‌هاي نانوكامپوزيتي، پس از آزمون، سطح صافتر و با آثار سايش خراشي كم عمق‌تر نسبت به سطح ساييده شده نمونه پلي اتيلني خالص نشان داد.
چكيده لاتين :
In this research article, the effect of zeolite nanoparticles on the tribological properties of ultra-high molecular weight polyethylene, which are widely used in orthopedic implants, and its nanocomposites have been studied. Improving the tribological properties of this polymer is one of the medical industry challenges which has an important effect on the lifetime of orthopedic implants. Nanocomposites based on ultra-high molecular weight polyethylene blend, containing 2 to 6 wt. % of nano-zeolite were prepared via melt compounding followed by injection molding. The morphology was studied using scanning electron microscopy. The wear rate and contact temperature of specimens, as well as friction coefficient, were characterized by employing a pin on disk wear test under 50 N and sliding velocity of 0.5 m/s. The wear rates, contact temperature, and friction coefficient of nanocomposite containing 4 wt. % of nano-zeolite, were 56, 32, and 26%, respectively, lower than those of neat ultra-high molecular weight polyethylene. In contrast, the application of 6 wt. % of nano-zeolite led to agglomeration and increased wear, temperature, and coefficient of friction compared to nanocomposite samples. In addition, the morphology of nanocomposite samples, after testing, revealed a smoother surface with mild abrasion marks than that of pure ultra-high molecular weight polyethylene sample.
