Poliamid 6 mátrixú, halloysittel és bazaltszállal erősített nano- és hibridkompozitok húzási jellemzőinek modellezése

Modeling the tensile properties of halloysite and basalt fiber reinforced polyamide 6 nano- and hybrid composites

Abstract

Polyamide 6 (PA6) – due to its excellent thermal and chemical resistant properties – is a commonly used engineering plastic, e.g., in the automotive industry as the material of gears, bearings, and other engine compartment parts [1,2]. Despite the great nature of this semi-crystalline polymer, we strive to improve certain mechanical properties of PA6 by producing composites using reinforcing materials. An applicable method is by using nanoparticles – in our case, halloysite nanotubes (HNT) – which have a high surface/volume ratio, so there is a large surface for the adhesion between the matrix and the reinforcing material to be formed [3]. Applying both HNT and basalt fiber (BF) helps to distribute the nanotubes in the composite [4]. Mechanical design is essential for practical applicability. In order to achieve this, the fiber bundle cell theory was applied, which provides a link between the microstructure and macroscopic mechanical properties of PA6 matrix, HNT, and BF-reinforced hybrid composites.

Kivonat

A poliamid 6 (PA6) kiváló mechanikai és termikus, valamint vegyszerállósági tulajdonságainak köszönhetően többek között a járműiparban is gyakran alkalmazott műszaki műanyag, mind fogaskerekek és csapágyak, mind motortéri alkatrészek alapanyagaként [1,2]. Ezen részben kristályos polimer kiváló tulajdonságainak ellenére törekszünk kompozitok előállítása révén tovább javítani a PA6 egyes mechanikai jellemzőit, erősítőanyagok használatával. Ennek egyik módja a nanorészecskék – esetünkben halloysit nanocsövek (HNT) – alkalmazása, amelyek nagy felület-térfogat aránnyal rendelkeznek, így nagy a mátrixanyaggal kialakuló kapcsolatra alkalmas felület [3]. A HNT mellett bazaltszál (BF) alkalmazása segíti a nanocsövek eloszlatását az így létrehozott hibridkompozitban [4]. A gyakorlati alkalmazhatósághoz elengedhetetlen a mechanikai tervezhetőség. Ennek eléréséhez a szálkötegcella elméletet alkalmaztuk, amely kapcsolatot teremt a PA6 mátrixú, HNT és BF erősítésű hibridkompozitok mikroszerkezete és a makroszkopikus mechanikai tulajdonságai között.