بررسی تجربی خواص مکانیکی، سازوکار شکست و رشد ترک نانوکامپوزیت های PA6-NBR-خاک رس

الاستومر گرمانرم پلی آمید6 (PA6)-آکریلونیتریل بوتادی ان (NBR) تقویت شده با نانوذرات در صنایع مختلف کاربرد دارند. افزودن نانوذرات به الاستومرهای گرمانرم بر استحکام کششی و ضربه ای، سازوکار شکست و خواص گرمایی نانوکامپوزیت ها موثر است. برای ساخت این نانوکامپوزیت ها فرایندهای مختلفی مانند اکسترودر، مخلوط کن داخلی و اصطکاکی اغتشاشی وجود دارد.

نانوکامپوزیت های PA6-NBR- خاک رس با استفاده از مخلوط کن داخلی و فرایند اصطکاکی اغتشاشی ساخته شدند. خواص مکانیکی و سازوکار شکست این نانوکامپوزیت ها با آزمون های مکانیکی (کشش، ضربه و سختی) و روش کار ضروری شکست (EWF) بررسی شد. پراش پرتو X  و میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) برای بررسی شکل شناسی نمونه ها به کار گرفته شد.

نتایج نشان داد، استحکام کششی نمونه حاصل از مخلوط کن داخلی با افزودن نانوخاک رس تا %5 وزنی، افزایش و در بیش از %5 وزنی کاهش یافت. نمونه حاصل از فرایند اصطکاکی اغتشاشی با %7 وزنی نانوذرات خاک رس بیشترین استحکام کششی (35.4MPa) را نشان داد. در نمونه حاصل از فرایند اصطکاکی اغتشاشی با %7 وزنی نانوخاک رس، مدول کششی و کار کلی شکست به ترتیب 75 و %56 فزایش یافت، درحالی که در نمونه مخلوط کن داخلی، مدول %50 افزایش و کار کلی شکست %5 کاهش یافت. با افزودن %7 وزنی نانوذرات به آمیخته PA6/NBR، استحکام ضربه ای نمونه های حاصل از فرایندهای اصطکاکی اغتشاشی و مخلوط کن داخلی به ترتیب 4 و %18 کاهش یافت. افزودن %7 وزنی نانوخاک رس به آمیخته PA6/NBR با فرایند اصطکاکی اغتشاشی، موجب بهبود خواص گرمایی همچون افزایش دماهای تبلور و ذوب به ترتیب از 195.3 به 197.1 و 221.31 به 222.5 درجه سلسیوس شد.