Abstract

The paper presents the results of experimental studies of viscoelastic properties of elastomeric nanocomposites based on styrene-butadiene rubber and various nanofillers: carbon black, detonation nanodiamonds, graphene nanoplates and single-walled graphene nanotubes. Corresponding tests were also carried out for pure unfilled rubber (as a basis for comparison and analysis of results). Non-standard samples and equipment specially designed for testing at finite shear strains (deformation by hundreds of percent) were used. In order to reveal the specific features of the viscoelastic behavior of the materials under consideration, test programs with complex loading trajectories were carried out — symmetric cyclic shear deformation with increasing amplitude and stops for relaxation when the direction of the tensile machine grips movement is changed. In addition, to evaluate the strength properties of these nanocomposites, they were all subjected to standard uniaxial tensile to rupture tests at a constant strain rate. The analysis of the obtained experimental data is carried out. It was found that the greatest enhancement effect is provided by the input of carbon nanotubes — several times in comparison with other samples. In this case, the largest increase in the hysteresis loop (i.e. dissipative loss) is also observed. This circumstance is very important when using such materials as damping elements. According to the authors, the effect of mechanical enhancement at large shear strains depends on the shape of the nanofiller particles. Nanotubes, due to their huge (compared to the transverse dimensions) length and flexibility, have a much stronger effect on the rearrangement of the composite microstructure compared to other types of fillers, thereby increasing dissipative losses

Highlights

  • Представлены результаты экспериментальных исследований вязкоупругих свойств эластомерных нанокомпозитов на основе бутадиен-стирольного каучука и различных нанонаполнителей: технического углерода, детонационных наноалмазов, графеновых нанопластинок и графеновых нанотрубок

  • The paper presents the results of experimental studies of viscoelastic properties of elastomeric nanocomposites based on styrene-butadiene rubber and various nanofillers: carbon black, detonation nanodiamonds, graphene nanoplates and single-walled graphene nanotubes

  • It was found that the greatest enhancement effect is provided by the input of carbon nanotubes — several times in comparison with other samples

Read more

Summary

Введение

В настоящее время использование нанонаполнителей находит всё более широкое применение при изготовлении эластомерных композитов. Исторически одним из первых и до сих пор наиболее популярных нанонаполнителей является технический углерод. Введение в эластомер этих веществ позволяет существенно улучшить его механические характеристики (особенно прочность и деформативность) [3–8]. Наиболее распространённым способом определения механических свойств эластомеров и композитов на их основе в условиях больших деформаций являются испытания на одноосное деформирование. Такие эксперименты достаточно просты с точки зрения подготовки образцов и не требуют какой-то специальной дополнительной оснастки для разрывной машины. Испытания на сдвиг также являются одним из важных и востребованных видов экспериментальных исследований, так как позволяют напрямую определять сдвиговые характеристики материала и более полно изучать его механическое поведение. Эти эксперименты существенно сложнее в исполнении и требуют образцов специальной формы и соответствующего оборудования для разрывной машины.

Материалы
Оборудование для испытаний на простой сдвиг
Эксперимент и результаты
Заключение

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.