مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

بررسی ارتباط ریزساختار با خواص مکانیکی، حرارتی و نفوذپذیری نانوکامپوزیت‌های پایه سیلیکون حاوی نانو ذرات ‌رس اصلاح شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، صندوق پستی 81746-73441 ، اصفهان، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
3 پژوهشگر پسا دکتری، گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، صندوق پستی 81746-73441 ، اصفهان، ایران
10.22034/ijche.2025.504978.1502
چکیده
استفاده از کامپوزیت‌ها در صنایع مختلف در دهه‌های اخیر به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است. در سازه‌های کامپوزیتی تحت بارهای حرارتی و مکانیکی، میکروترک‌ها می‌توانند باعث نشتی و شکست شوند. برای جلوگیری از این مشکل، آب‌بندی سازه‌ها با استفاده از آب‌بندهای پوششی و فیلم‌های پلیمری و الاستومری ضروری است. این مواد در برابر عبور گاز و شوک‌های حرارتی مقاوم هستند. در این پژوهش، با افزودن نانورس کلوزیت (Cloisite 5) و اصلاح سطحی آن به کمک عامل سیلانی APTES، سعی شده است تا خواص نانوکامپوزیت‌های سیلیکونی بهبود یابد. نتایج آزمون‌های TGA، XRD و FTIR نشان‌دهنده پیوندخوردگی گروه‌های آمینوسیلانی با گروه‌های هیدروکسیل در کلوزیت با درصد پیوندخوردگی 66/3 بود. همچنین، بررسی ریخت‌شناسی نانوکامپوزیت‌ها نشان داد که حضور نانو رس‌های اصلاح‌شده منجر به بهبود پراکنش و افزایش خواص مکانیکی می‌شود. نتایج آزمون تخریب گرمایی نشان داد که نانوذرات اصلاح‌شده می‌توانند پایداری گرمایی را افزایش دهند. همچنین، اصلاح سطحی نانو رس‌ها به بهبود پخت لاستیک و کاهش تراوایی در نانوکامپوزیت‌های سیلیکونی کمک کرده است. . بررسی نتایج آزمون روبشی-زمان نشان داد که، اصلاح سطحی نانو رس موجب بهبود بیشتر پخت این لاستیک گردیده است. به‌طور کلی، این پژوهش نشان‌دهنده تأثیر مثبت نانو رس‌های اصلاح‌شده بر خواص حرارتی و مکانیکی نانوکامپوزیت‌ها است و می‌تواند به بهبود عملکرد آن‌ها در کاربردهای صنعتی کمک کند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigation of the Relationship Between Microstructure and Thermal, Mechanical Properties and Diffusivity of Silicone Rubber/Clay Nanocomposites

نویسندگان English

Erfan Eshghi nejad 1
Omid Moini Jazani 1
Majid Sohrabian 2
MohammadHossein Karami 3
1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Isfahan, P.O. Box 81746-73441, Isfahan, Iran
2 Department of Mechanical Engineering and Energy, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Isfahan, P.O. Box 81746-73441, Isfahan, Iran
چکیده English

The use of composites in various industries had significantly increased in recent decades. In composite structures subjected to thermal and mechanical loads, microcracks could lead to leakage and failure. To prevent this issue, sealing the structures with coating sealants and polymeric and elastomeric films was essential. These materials were resistant to gas permeation and thermal shocks. In this research, the properties of silicone nanocomposites were improved by adding nanoclay (Cloisite 5) and modifying its surface using APTES (silane agent). The results of TGA, XRD, and FTIR tests indicated the bonding of aminosilane groups with hydroxyl groups in Cloisite, with a bonding percentage of 3.66%. Additionally, the morphological analysis of the nanocomposites showed that the presence of modified nanoclays led to improved dispersion and enhanced mechanical properties. Thermal degradation tests revealed that the modified nanoparticles could increase thermal stability. Furthermore, the surface modification of nanoclays contributed to better rubber curing and reduced permeability in silicone nanocomposites. The results of the time-sweep test indicated that the surface modification of nanoclays further improved the curing of this rubber. Overall, this research demonstrated the positive impact of modified nanoclays on the thermal and mechanical properties of nanocomposites, which could enhance their performance in industrial applications.

کلیدواژه‌ها English

Silicone Rubber
Surface Modification
Nanoclay
Nanocomposite
Permeability
Thermal stability

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 20 خرداد 1404