مطالعه تجربی رفتار سایشی نانوکامپوزیت‌های UHMWPE/zeolite

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، میانه، ایران

چکیده

در این پژوهش، تاثیر نانو ذرات زئولیت بر خواص سایشی پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا که کاربرد فراوانی در ایمپلنت‌های ارتوپدی دارند، مورد مطالعه قرار گرفته است. بهبود خواص تریبولوژی این پلیمر، از جمله چالش‌های صنعت پزشکی می‌باشد و تاثیر مستقیم بر عمر ایمپلنت‌های ارتوپدی دارد. نمونه‌های استوانه‌ای نانوکامپوزیتی بر پایه آمیخته پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا حاوی نانوذرات زئولیت (2، 4 و 6 قسمت وزنی) به روش اکسترودر و قالب‌گیری تزریقی تولید شد. شکل شناسی نمونه‌ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی مطالعه شد. با استفاده از آزمون پین روی دیسک، مقدار سایش، دما و ضریب اصطکاک تحت نیروی فشاری N 50 و سرعت ثابت m/s 5/0 اندازه‌گیری شد. مقدار سایش، دما و ضریب اصطکاک در نمونه حاوی 4 قسمت وزنی از نانو زئولیت، پس 4500 متر، به‌ترتیب حدود 56، 32 و 26 درصد کمتر از نمونه پلی اتیلنی خالص مشاهده شد. در مقابل، بکارگیری 6 قسمت وزنی از نانو ذرات زئولیت، منجر به کلوخه شدن ذرات و افزایش مقدار سایش، دما و ضریب اصطکاک، نسبت به نمونه‌های نانوکامپوزیتی شد. علاوه‌براین، مورفولوژی نمونه‌های نانوکامپوزیتی، پس از آزمون، سطح صافتر و با آثار سایش خراشی کم عمق تر نسبت به سطح ساییده شده نمونه پلی اتیلنی خالص نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Studies on the Tribology behavior of UHMWPE/zeolite Nanocomposite

نویسنده [English]

  • Rasool Mohsenzadeh
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mianeh, East Azerbaijan Branch Technical and Vocational of University (TVU), Mianeh, Iran
چکیده [English]

In this research article, the effect of zeolite nanoparticles on the tribological properties of high molecular weight polyethylene, which are widely used in orthopedic implants, has been studied. Improving the tribological properties of this polymer is one of the medical industry challenges which has an important effect on the life-time of orthopedic implants. Nanocomposites based on ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) blend, containing 2 to 6 phr of nano-zeolite, were prepared via melt compounding followed by injection molding. The morphology was studied using scanning electron microscopy. The wear and temperature of specimens as well as friction coefficient were characterized by employing a pin on disk test under 50 N and sliding velocity of 0.5 m/s. The wear rates, temperature and friction coefficient of nanocomposite containing 4 phr of nano-zeolite, were 56, 32 and 26%, respectively, lower than those of neat UHMWPE. In contrast, the application of 6 phr of of nano-zeolite, led to agglomeration and increased wear, temperature and coefficient of friction compared to nanocomposite samples. In addition, the morphology of nanocomposite samples, after testing, revealed a smoother surface with the mild abrasion marks than that of of pure UHMWPE sample.

کلیدواژه‌ها [English]

  • UHMWPE
  • nano-zeolite
  • Nanocomposite
  • wear
  • fiction