ساخت و بررسی خواص نانوکامپوزیت کربن/فنولیک با استفاده از روش پیرولیز پلیمر و تقویت آن با نانوذرات اکسید فلزی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، دانشکده مهندسی مواد

2 دانشگاه دماوند

3 دانشکاه دماوند

چکیده

در این تحقیق با توجه به کاربردهای گسترده کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کربن بخصوص در صنایع هوافضا، این مواد با کمک روش پیرولیز پلیمر ساخته شده و خواص مکانیکی و حرارتی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج موجود در مورد روش ساخت و عملیات حرارتی رزین فنولیک دمابالا، ابتدا با ترکیب درصدهای مختلف رزین فنولیک و الیاف کربن T700 و اعمال سیکل پخت پلیمری شدن با کمک پرس داغ تا دمای 180ºC، نمونه های کامپوزیت کربن/فنولیک بدست آمده است. نمونه ها تحت سیکل پخت کربنی شدن تا دمای 1100ºC پخت شده و زمینه فنولیک کامپوزیت کربن/فنولیک به زمینه کربنی دمابالا تبدیل شده است. استحکام خمشی نمونه های مختلف کامپوزیت کربن/فنولیک ساخته شده، مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج آزمایش استحکام خمشی نشان می دهد که کامپوزیت با 40 درصد وزنی الیاف کربن، بیشترین مقدار استحکام را داراست. در مرحله بعدی برای مقاوم-سازی و مستحکم سازی زمینه کربنی کامپوزیت 40 درصد وزنی الیاف کربن، نانوذرات TiO2 و ZrO2 به رزین فنولیک با سه درصد حجمی 1، 2 و 5 افزوده شده است. نتایج آزمایش خمش سه نقطه نشان می دهد که با افزودن نانوذرات، استحکام نمونه ها افزایش یافته و این استحکام در 5 درصد حجمی به بیشترین مقدار می رسد. آزمایش سوزش اکسی استیلن نمونه نشان می دهد که نانوذرات باعث بهبود مقاومت در برابر سوزش کامپوزیت شده و اثر نانوذرات ZrO2 در مقایسه با TiO2 بیشتر است. ریزساختار نمونه ها در مراحل مختلف توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fabrication and Characterization of Pyrolyzed Phenolic/Carbon Nanocomposite Reinforced by Metal Oxide Nanoparticles

نویسندگان [English]

  • H.R. Salehi 1
  • S. Salami 2
  • M. Atarian 2
  • O. Ozhdelnia 3
1 2 Departments of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 Islamic Azad University, Damavand Branch, Damavand, Iran
3 Islamic Azad University, Damavand Branch, Damavand, Iran
چکیده [English]

Carbon fiber composite is one of the most important materials in aerospace engineering applications. For fabrication of this composite, optimum polymerization and carbonization cycles of phenolic resin were obtained [1]. Then, carbon/phenolic composite was fabricated by mixing different weight percentages of T700 carbon fiber with phenolic resin, and the flexural strength of specimens was examined.The samples were pyrolyzed at 1100°C to form high temperature phenolic matrix. Because of high porosity of samples, the composite was impregnated to increase the density and reduce porosity. The maximum flexural strength of samples was obtained with 40 wt. % of fiber. With addition of TiO2 and ZrO2 nanoparticles to carbon/phenolic composite, thermal and mechanical improvement was measured. The samples were examined by ablation test and microstructures of composites were analyzed by SEM.

کلیدواژه‌ها [English]

  • phenolic resin
  • polymer pyrolysis
  • Metal oxide nanoparticles
  • Ablation test
  • Carbon/phenolic composite

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی