Toughening of unmodified

ABSTRACT

PVC/CaCO3 polymer nanocomposites of differing compositions were produced using a two-roll mill and compression molding. The morphology was observed using transmission electron microscopy, and the static and dynamic mechanical and fracture properties determined. The presence of nanometer-sized CaCO3 particles led to a slight decrease in the tensile strength but improved the impact energy, the storage modulus and the fracture toughness. Fracture surface examination by scanning electron microscopy indicated that the enhanced fracture properties in the nanocomposites were caused by the assisted void formation at the particles. This hypothesis is supported by a microstructure-based finite element modeling based upon elastic–plastic deformation around a weakly bonded particle. Hence, this provides an explanation of both the uniaxial tensile behavior and enhanced toughness of the nanocomposites.

INTRODUCTION

The use of inorganic fillers has been practiced for many decades in both elastomers and plastic materials. In regard to elastomers, the key aim is either to provide a major reinforcement, for example in synthetic elastomers using carbon black and silica, or to cheapen the compounds using clay and other materials . For thermoplastics like PVC, the latter aim is often achieved by using cheap fillers to stiffen the material or control the acoustic properties . In engineering applications where a combination of stiffness and toughness is desired, such as for PVC pipes, large quantities of inorganic fillers are usually avoided . However, there is an increasing awareness of possibilities to simultaneously improve a broad range of mechanical properties and reduce costs by incorporating nanometer-sized particles . Conventionally, the toughness of rigid unplasticized PVC (uPVC) can be improved by using an impact modifier of rubbery particles, such as chlorinated polyethylene (CPE) or acrylonitrile butadiene styrene (ABS) to make what is known as modified PVC (m-PVC). The increase in toughness can be attributed to cavity formation in the rubbery particles when stress is applied, thus deforming the matrix through the formation of shear bands or crazes which can absorb energy.

چکیده

نانوکامپوزیتهای پلیمری PVC / CaCO3 از ترکیبات مختلف با استفاده از دو میل میل و قالب گیری فشرده سازی تولید شده است. مورفولوژی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبور مشاهده شد و خصوصیات مکانیکی و شکستی استاتیک و پویا مشخص شد. حضور ذرات CaCO3 نانومتری منجر به کاهش اندکی در استحکام کششی شد اما انرژی ضربه، مدول ذخیره سازی و چقرمگی شکست را بهبود بخشید. معاینه سطح شکست با استفاده از میکروسکوپ الکترونی اسکن نشان داد که خواص افزایش شکست در نانوکامپوزیت ها بوسیله تشکیل هوادهی کمک شده در ذرات ایجاد شده است. این فرضیه با استفاده از مدل سازی عناصر محدود بر پایه ریزساختار بر اساس تغییر شکل الاستیک-پلاستیک در اطراف یک ذره ضعیف پیوند شده پشتیبانی می شود. از این رو، توضیح هر دو رفتار کششی یک طرفه و چقرمگی نانوکامپوزیت ها را توضیح می دهد.

مقدمه

استفاده از پرکننده های معدنی برای چند دهه در هر دو elastomers و مواد پلاستیکی است. در مورد elastomers، هدف اصلی این است که برای تقویت اصلی، به عنوان مثال در elastomers مصنوعی با استفاده از کربن سیاه و سیلیکا، و یا به منظور کاهش ترکیبات با استفاده از رس و مواد دیگر. برای ترموپلاستیک هایی مانند PVC، هدف دوم اغلب با استفاده از پرکننده های ارزان برای سخت شدن مواد یا کنترل خواص صوتی به دست می آید. در برنامه های مهندسی که ترکیبی از سختی و سختی مورد نظر است، مانند لوله های PVC، مقدار زیادی از پرکننده های معدنی معمولا اجتناب می شود. با این حال، افزایش آگاهی از امکانات به طور همزمان بهبود طیف گسترده ای از خواص مکانیکی و کاهش هزینه های با ترکیب ذرات نانومتری وجود دارد. به طور معمول، سختی پلی کربنات پلاستیکی غیرقابل انعطاف (uPVC) را می توان با استفاده از یک اصلاح کننده تاثیری از ذرات لاستیکی مانند پلی اتیلن کلر (CPE) یا acrylonitrile butadiene styrene (ABS) برای ساختن آنچه که به عنوان PVC اصلاح شده (m-PVC) . افزایش استحکام می تواند به ایجاد حفره در ذرات لاستیکی در هنگام استرس اعمال شود، بنابراین تغییر شکل ماتریس را از طریق تشکیل نوارهای برشی و یا crazes که می تواند انرژی را جذب کند.

Year: 2009

Publisher : ELSEVIER

By : Kemal , A. Whittle c, R. Burford , T. Vodenitcharova , M. Hoffman

File Information: English Language/ 13 Page / size: 1.50 KB

Download

سال : 1388

ناشر : ELSEVIER

کاری از : کمال، آ. ویتل، ر. بورفورد، ت. وودنیتاکاروا، م. هافمن

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 13 صفحه / حجم : KB 1.50

لینک دانلود