PA6 matrisli seramik partikül takviyeli polimer kompozitlerin yapısal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Polimerik bir matris içinde, boyalarda ve kaplamalarda yüksek sertlik, düşük viskozite ve yüksek yükleme kapasitesi gereksinimleri için yaygın olarak kullanılan seramik mikro küreciklerin (SM'ler) potansiyel mekanik ve aşınma direnci performansına katkısının araştırılması bu çalışmanın ana fikridir. Farklı ağırlık oranlarına sahip (%10, 20, 30, 40) SM'leri içeren Poliamid 6 (PA6) kompozitleri ergiyik harmanlama ile üretilmiş ve ardından temel olarak çekme, 3-nokta eğme, dinamik mekanik analiz ve kuru ortamda pin-on-disk aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmayla birlikte, SM takviye oranı artışıyla paralel olarak çekme dayanımı ve çekme modülü özelliklerinde de artış gözlenmiştir. En yüksek çekme dayanımı ve modülü değerleri PA40 için sırasıyla 52 MPa ve 1.4 GPa olarak bulunmuştur. Bu değerler PA0 ile kıyaslandığında sırasıyla %10 ve %25 daha yüksektir. Eğme mukavemeti, eğme elastiklik modülü ve Shore D sertlik ile rijitlik değerlerinde de saf polimere göre önemli artışlar elde edilmiştir. Kompozitlerde artan SM oranı ile aşınma oranı ve sürtünme katsayısı değerlerinin de azaldığı tespit edilmiştir. Çalışmanın belki de en önemli sonucu olarak PA40'ın aşınma direncinin saf PA6'dan %60 daha yüksek olduğu bulunmuştur. Bu durum SM ilavesiyle artan rijitliğin, numunelerin kayma ve abrazif aşınma dirençlerini geliştirmesine bağlanabilir ve birçok uygulamada faydalı sonuçlar verecek şekilde kullanılabilir.Anahtar Kelimeler: Polimer kompozitler, poliamid 6, seramik mikro kürecikler, mekanik özellikler, aşınma.

Within a polymeric matrix, the potential mechanical and wear resistance performance contribution of ceramic microspheres (CMs), which are commonly used for high hardness, low viscosity and high loading capacity requirements in paints and coatings, is the main motivation of this work. Polyamide 6 (PA6) composites including CMs with different weight ratios (10, 20, 30, 40%) were processed by melt blending and then characterized primarily by tensile and bending test, dynamical mechanical analysis and pin-on-disc wear test in dry sliding conditions. This work clearly shows that tensile strength and tensile modulus of the composites were found to increase with increasing CMs concentration. The highest tensile strength and modulus values were found as 52 MPa and 1.4 GPa respectively for PA40, which are 10% and 25% higher than those of PA0. Important enhancements were also observed in flexural strength, flexural modulus, Shore D hardness and rigidity values of the composites compared to the pure polymer. Besides, coefficient of fiction and wear rate values are both decreased with increasing filler concentration in the composites. The wear resistance of PA40 was found 60% higher than that of pure PA6, which was the most important finding of the study. This might be attributed to the rigidity of the structure, which led to increase the sliding and also abrasive wear resistance of the samples, which can be used to give useful results in many applications.Keywords: Polymer composites, polyamide 6, ceramic microspheres, mechanical properties, wear.