Báo Cáo đặc trưng phá huỷ của vật liệu polyamit 6/clay nanocompozit

FRACTURE PROPERTIES OF POLYAMIDE 6/CLAY NANOCOMPOSITES

BẢN TÓM TẮT
​

Vật liệu Polyamit 6/clay nanocompozit được chế tạo bằng phương pháp trộn nóng chảay trên máy trộn kín Brabender. Cấu trúc nanno được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia Rơnghen (XRD) và ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến tính chất cơ học của vật liệu được đánh qua các thông số: độ bền kéo, modun kéo, độ dãn dài khi đứt và độ bền va đập. Kết quả nhiễu xạ tia Rơnghen chỉ ra rằng cấu trúc nano tróc lớp được hình thành với hàm lượng nanoclay tương đối nhỏ (khoảng < 4 PTL), cấu trúc nano dãn lớp và cấu trúc compozit vi mô xuất hiện khi hàm lượng nanoclay tăng lên. Sự xuất hiện các cấu trúc nano trong vật liệu khi hàm lượng clay tăng lên đã ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học của vật liệu: độ bền kéo tăng rất nhanh với hàm lượng clay nhỏ, đạt giá trị cực đại và giảm dần (tăng tử 60MPa đối với PA6 đến 86MPa của PA6 chứa 4PTL nanoclay – tăng 43%); modun cũng tăng lên khi hàm lượng clay tăng; trong khi độ dãn dài khi đứt và độ bền va đập giảm rất nhanh khi có mặt nanoclay. Độ bền dai phá huỷ, GIC, của vật liệu được xác định bằng phương pháp cơ học phá huỷ đàn hồi tuyến tính. GIC giảm khi hàm lượng clay tăng chứng tỏ sự tương tác giữa lớp nanoclay và mạch polyme làm giảm sự linh động của mạch polyme. Điều này cũng được thể hiện qua sự thay đổi hình thái học bề mặt phá huỷ mẫu quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM).

ABSTACT
​

Polyamide 6/clay nanocomposites were prepared via direct melt compounding using a conventional Brabender mixer. The influence of the clay content on the mechanical properties of the nanocompsites has been investigated. The XRD results indicated that the nanoclay were intercalated and partly exfoliated in the PA6 matrix. Mechanical test showed that the tensile modulus, yield strength increased steadily while the elongation at break decreased with an increase in the nanoclay content. The toughness of compounded materials was characterized using linear elastic fracture mechanics approach. The critical energy release rate, GIC, decreased as the clay loading increased. The morphology of the fracture surfaces were investigated by SEM. The reduction in ductility and toughness was attributed to the constrained mobility of polymer chains in the presence of nanoclay particles.