Đặc trưng phá hủy của vật liệu Polyamit 6/Clay nanocompozit

Trong bài này cơ chế biến dạng, trạng thái phá hủy của vật liệu được quan tâm nghiên cứu theo phương pháp cơ học phá hủy đàn hồi tuyến tính thông qua đánh giá độ dai phá hủy và hình thái học bề mặt phá hủy của vật liệu. Từ đó có thể hiểu rõ hơn vai trò và tác dụng gia cường của nanoclay trong nền polyamit.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đặc trưng phá hủy của vật liệu Polyamit 6/Clay nanocompozitT¹p chÝ Hãa häc, T. 44 (1), Tr. 67 - 70, 2006 §Æc tr ng ph¸ hñy cña vËt liÖu Polyamit 6/Clay nanocompozit §Õn Tßa so¹n 3-8-2005 Bïi ch ¬ng, trÇn h¶I ninh, lª mai loan Trung t©m nghiªn cøu vËt liÖu polyme, Tr/êng §¹i häc B¸ch Khoa H4 Néi SUMMARY In this study, fracture property and deformation mechanisms of nanoclay-reinforced polyamide 6 were investigated. Tensile yield stress and modulus increased steadily with an increase in the clay loading. The fracture toughness of nanocomposites was characterized using linear elastic fracture mechanic (LEFM) approach. The critical energy release rate, GIC, decreased with an increase in the clay content. The fracture characterization showed a transition from ductile to brittle fracture. The reduction in ductility and toughness was attributed to the constrained mobility of polymer chains in the presence of nanoclay particles. SEM photomicrographs were consistent in showing ductile voiding and fibrous structures and featureless cleavage at relatively low and high loading of clay, respectively. I - §Æt vÊn ®Ò - §é bÒn kÐo ® îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn ASTM D638-02a trªn m¸y INSTRON 5582 Trong b i b¸o tr íc [1], t¸c gi¶ ® chÕ t¹o 100KN (Mü). Tèc ®é kÐo 5 mm/phót ë nhiÖt ®é® îc vËt liÖu PA6/clay nanocompozit b»ng phßng.ph ¬ng ph¸p nãng ch¶y v x¸c ®Þnh c¸c d¹ng - §é dai ph¸ hñy cña vËt liÖu (®Æc tr ngcÊu tróc nano tån t¹i trong vËt liÖu b»ng ph ¬ng b»ng hÖ sè c êng ®é øng suÊt tíi h¹n, KICph¸p nhiÔu x¹ R¬nghen. Trong b i n y c¬ chÕ (MPa.m-1/2), v tèc ®é gi¶i phãng n¨ng l îng tíibiÕn d¹ng, tr¹ng th¸i ph¸ hñy cña vËt liÖu ® îc h¹n, GIC (kJ/m2)) x¸c ®Þnh b»ng ph ¬ng ph¸p c¬quan t©m nghiªn cøu theo ph ¬ng ph¸p c¬ häc häc ph¸ hñy ® n håi tuyÕn tÝnh theo tiªu chuÈnph¸ hñy ® n håi tuyÕn tÝnh th«ng qua ®¸nh gi¸ ISO 13586. MÉu ®o kiÓu uèn ba ®iÓm víi h×nh®é dai ph¸ hñy v h×nh th¸i häc bÒ mÆt ph¸ hñy d¹ng v kÝch th íc ® îc m« t¶ trªn h×nh 1cña vËt liÖu. Tõ ®ã cã thÓ hiÓu râ h¬n vai trß v (chiÒu d i L = 80 mm, chiÒu réng w = 16 mm,t¸c dông gia c êng cña nanoclay trong nÒn chiÒu d y h = 3,5 mm, kho¶ng c¸ch 2 gèi ®ì S =polyamit. 60 mm). VÕt nøt víi chiÒu d i a (mm) ® îc t¹o th nh b»ng c¸ch Ên l ìi dao v o ®Çu r nh khÝa II - thùc nghiÖm h×nh ch÷ V. ChiÒu d i vÕt nøt a tho¶ m n ®iÒu kiÖn a/h = 0,45 ÷ 0,55. - Polyamit 6 (PA6) cña h ng UB (Th¸i Lan), MÉu ® îc ®o trªn m¸y LLOYD LRXPlus 5cã chØ sè ch¶y 10g/10phót (230oC, 2,16 kg). KN víi tèc ®é ®o 10 mm/phót, ë nhiÖt ®éNanoclay, Nanomer® I28E cña h ng Nanocor phßng. Trªn ®å thÞ t¶i träng - biÕn d¹ng, x¸cInc., Mü, víi kÝch th íc h¹t kho¶ng 8 - 10 m. ®Þnh F0(N) l t¶i träng m t¹i ®ã vÕt nøt b¾t ®Çu - PA6/clay nanocompozit ® îc chÕ t¹o trªn ph¸t triÓn ®ét ngét. Khi ®ã hÖ sè c êng ®é øngm¸y trén Brabender ë nhiÖt ®é 230oC, tèc ®é suÊt tíi h¹n v tèc ®é gi¶i phãng n¨ng l îng tíitrén 100 vßng/phót. h¹n ® îc tÝnh theo c«ng thøc (1) v (2) [2]. 67 L h III - kÕt qu¶ v# th¶o luËn TÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu khi chÞu kÐo w a H×nh 2 biÓu diÔn c¸c ® êng cong øng suÊt- biÕn d¹ng cña PA6 v PA6/clay nanocompozit S khi vËt liÖu chÞu t¸c dông cña lùc kÐo. Mèi quan hÖ gi÷a øng suÊt biÕn d¹ng dÎo (giíi h¹n ch¶y H×nh 1: MÉu uèn 3 ®iÓm ®Ó x¸c ®Þnh c), modun ® n håi víi h m l îng nanoclay ®é dai ph¸ hñy ® îc thÓ hiÖn trªn h×nh 3. KÕt qu¶ cho thÊy khi h m l îng nanoclay t¨ng lªn øng suÊt biÕn d¹ng FQ (1) dÎo t¨ng ®Õn gi¸ trÞ cùc ®¹i (kho¶ng 85 MPa víi K IC = f ( a w ) h w 4 PTL nanoclay, t¨ng 42% so víi PA6), modun ® n håi cã xu h íng t¨ng ®Òu, trong khi ®é d n d i khi ph¸ hñy gi¶m xuèng ®¸ng kÓ (h×nh 2) dÉn ®Õn gi¶m ®é dÎo dai cña vËt liÖu. §©y l ®Æc WB ...