The characteristics of abrasive wear of the rubber matrix composites filled with nano sized silica particles were investigated at ambient temperature by pin-on-disc friction test. The range of volume fraction of silica particles tested are between 11% to 25%. The cumulative wear volume and friction coefficient of these materials on particle volume fraction were determined experimentally. The major failure mechanisms were lapping layers, deformation of matrix, ploughing, deboding of particles and microcracking by scanning electric microscopy photograph of the tested surface. The cumulative wear volume showed a tendency to increase nonlinear with increase of sliding distance. As increasing the silica particles of these composites indicated higher friction coefficient.
Nanosized gold particles were synthesized by microwave irradiation in a mixture composed of potassium tetrachloroaurate(III) n-hydrate, sodium citrate dihydrate and Tween 20. The synthesized gold particles were characterized by UV-vis spectrophotometer, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction techniques. Using UV-vis spectroscopy, it was confirmed that gold nanoparticles act as a catalyst in the reduction of 4-nitroaniline with sodium borohydride to form 1,4-diaminobenzene. Additionally, we studied the kinetics of this reductive reaction in the presence of these gold nanoparticles under various conditions.
Magneto-rheological elastomers (MREs) are smart materials in which the inherent stiffness and damping properties can be changed by the influence of an external magnetic field. The magneto-rheological (MR) effect depends on the orientation characteristics of the dispersed magneto-responsible particles (MRPs) in the matrix. In this study, natural rubber (NR) and ethylene propylene diene rubber (EPDM) were blended and used as a matrix of an MRE. EPDM was pre-cured before blending with NR. The Mooney viscosity, curing characteristics, and mechanical properties were analyzed with various pre-curing conditions of EPDM and the NR/EPDM blend. The results show that excellent mechanical properties of the NR/EPDM blend-based MRE were obtained when the pre-curing time of EPDM was 60 min. The aging property of the NR-based MRE was improved by the introduction of pre-cured EPDM. Also, the anisotropic MRE showed a higher MR effect than that of the isotropic MRE.
The effects of carbon black on the fatigue lift and the fracture morphology and the carbon black dispersion of the carbon-black filled natural rubbers, for the vibration-proof, were investigated. Different kinds of carbon blacks resulted in different fatigue lift and fracture morphologies, which are classified by micro-scale and macro-scale fracture morphologies. These results be related to the size distribution of carbon black particles, the development of the carbon black agglomerate and the combine forces between the carbon black and the natural rubber.
The effects of fillers [talc, calcium carbonate, glass fiber, and EBR (ethylene-butene rubber)] on the shrinkage and mechanical properties of injection-molded polypropylene composites were investigated. The shrinkage correlated with the shape of the filler particles: at the same amount added, glass fibers with a large aspect ratio had the greatest effect on the shrinkage of polypropylene composites, followed by flake-shaped talc and granular calcium carbonate. It was confirmed that the addition of EBR rubber as an impact strength modifier reduced shrinkage proportionally to the added content. In addition, the addition of glass fiber resulted in the greatest increases in tensile and flexural strengths.
균열선단에 발생하는 손상역은 재료의 파괴인성 메카니즘을 알 수 있게 하는 중요한 영역이다. 본 연구에서는 고무변성 에폭시 수지의 균열선단 손상역의 생성 및 성장 과정을 음향방출법을 이용하여 조사하였다. 고무변성 에폭시 수지의 고무함량은 5 wt%와 15 wt%로 하였고, 3점 굽힘시험편을 사용하여 모드 I 파괴시험에 대한 각 시험편의 파괴인성값을 구하였다. 또한, 균열선단의 손상역과 그 내부의 고무입자 변형상태를 편광현미경과 원자력간 현미경을 사용하여 관찰하였다. 고무변성 에폭시 수지의 균열선단부의 손상역은 파괴하중의 약 13 % 하중에서 생성이 되어, 약 57 % 하중까지 균열개시 없이 성장하였다. 57 % 하중 근처에서 개시만 균열은 최대하중부근까지 고착-활강거동을 반복하면서 안정 / 불안정 파괴로 진전하였다 이 과정에서 발생한 음향방출신호의 시간-주파수 분석결과, 고투입자 내부에서의 케비테이션 생성단계에서 주파수대역은 0.15 ∼ 0.20 MHz 이었고, 그 후의 안정 및 불안정시의 주파수 대역은 0.20∼0.30MHz 이었다.
trans-octylene rubber(TOR)를 비상용성 블렌드인 NBR/EPDM(70/30)에 첨가하고, 이에 따른 혼합 특성 모폴로지 및 물성의 변화에 관하여 조사하였다. TOR이 첨가됨으로써 블렌드 시 혼합에너지가 감소하였고, 혼합 시 수반되는 온도상승도 저하됨을 볼 수 있었다. 블렌드의 모폴로지를 SEM으로 관찰한 결과, EPDM이 NBR 매트릭스에 분산된 형태인 것을 알았으며, TOR의 첨가에 의해 분산상인 EPDM상이 균일하고 미세해지는 것이 관찰되었다. TOR이 첨가됨으로써 NBR/EPDM의 인장강도, 파단신율 및 모듈러스 둥의 인장물성이 향상되었다. 오존저항성은 임계 응력-변형관계로부터 정량적으로 평가하였으며, TOR이 첨가된 블렌드에서 오존크랙을 일으키는 임계에너지값이 증가됨을 알 수 있었다. TOR의 첨가로 인한 NBR/EPDM 블렌드의 물성 향상은 모폴로지의 미세화와 사슬얽힘으로 인한 가교밀도의 변화 때문인 것으로 판단된다.
Muhammad, Akbar;Zahoor, Hussain;Pan, Huali;Muhammad, Imran;Blessen Skariah, Thomas
Structural Engineering and Mechanics
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제85권2호
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pp.275-287
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2023
The use of environmental-friendly building materials is becoming increasingly popular worldwide. Compared to the normal concrete, rubber-based concrete is considered more durable, environmentally friendly, socially and economically viable. In this investigation, M20 grade concrete was designed and the fine aggregates were replaced with crumb rubber of two different micron sizes (0.221 mm and 0.350 mm). Fly ash (FA) and silica fume (SF) replaces the binder as supplementary cementitious materials at a rate of 0, 5, 10, 15, and 20% by weight. The mechanical properties of concrete including compressive strength, tensile, and flexural strength were determined. The polynomial work expectation validates the response surface approach (RSM) concept for optimizing SF and FA substitution. The maximum compressive strength (22.53 MPa) can be observed for the concrete containing 10% crumb rubber, 15% fly ash and 15% silica fume. The reduced unit weight of the rubberized concrete may be attributed to the lower specific gravity of the rubber particles. Two-way ANOVA with a significance criterion of less than 0.001 has been utilized with modest residual error from the lack of fit and the pure error. The predictive model accurately forecasts the variable-response relationship. Since, the crumb rubber is obtained from wasted tires incorporating FA and SF as a cementitious ingredient, it helps to significantly improve mechanical properties of concrete and reduce environmental degradation.
본 연구에서는 광촉매 nano-ZnO 분말을 수질정화에 사용 후 회수 공정을 생략하기 위해 지지체에 고정화/안정화 시 발생하는 효율 저하를 유기오염물의 수착(sorption)으로 극복하고 복합체로부터 nano-ZnO의 탈리(detachment) 현상을 방지 하고자 실리콘(silicone), ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), 에폭시(epoxy), 부타디엔 고무(butadiene rubber)를 선정하여 nano-ZnO/Organic composites (NZOCs)를 제조하였다. 또한, 개발된 다양한 NZOCs의 수중 안정성을 규명 하고, 지하수 내 대표적인 난분해성 유기오염물인 1,1,2-trichloroethylene (TCE)를 대상으로 액상에서 제거 실험을 통해 NZOCs의 활용 타당성을 검증하였다. 연구 결과, 내수성실험을 통해 개발된 NZOCs는 수질정화 용도로 장기간 사용이 타당함을 확인하였다. 또한, FE-SEM, EDX, imaging 분석을 통해 Nano-ZnO/Butadiene rubber Composite (NZBC)는 다양한 공극과 균열에 nano-ZnO 분말이 비교적 균질하게 부착된 반면, Nano-ZnO/Silicone Composite (NZSC), Nano-ZnO/ABS Composite (NZAC), Nano-ZnO/Epoxy Composite (NZEC)는 표면에 공극과 균열이 발달되지 않아 불균질한 부착이 이뤄졌음을 확인할 수 있었다. 또한, NZBC는 초기농도 대비 60%의 TCE 수착 능을 보였는데 이는 다른 유기계 지지체와 달리 비결정성 고분자이며, TCE 분자의 소수성 분배가 활발히 발생하였기 때문으로 판단된다. 액상에서 TCE의 제거효율(수착+광분해)은 NZBC가 99% 제거 효율로 가장 우수했으며, 복합체 주입량이 증가할수록 TCE 제거효율이 크게 증가하였다. 이러한 결과는 butadiene rubber의 우수한 수착능과 nano-ZnO의 광촉매 기작이 동시에 발생하였기 때문인 것으로 판단된다. 마지막으로 액상에서 TCE 제거는 선형모델을 활용해서 비교적 잘 모사할 수 있었으며($R^2{\geq}0.936$), NZBC의 총 반응상수($K_{app}$)는 UV에 의한 TCE 분해상수($K_{photolysis}$) 대비 2.64~3.85배로 높은 값으로 확인되어 butadiene rubber가 TCE 수착 효율이 우수하며, 광분해 기작을 억제하지 않는 지지체로 활용 가능한 것으로 판단하였다.
This study investigated the fatigue lives and mechanical properties of the carbon black filled natural rubber for the vibration-proof parts of the railway vehicle and automobile. The carbon blacks were one of the sources of crack nucleation and crack propagation in the rubber matrix, like the cementite and the maganese sulfide in iron matrix. Different kinds of carbon blacks resulted in different fatigue lives, critical J-values, and fracture morphologies. It was noticed that the critical J-value remained almost the same regardless of the length of a pre-crack. In addition, different kinds of carbon blacks generated different fracture morphologies, and microscopic and macroscopic roughnesses. The critical J-value has linear relations to the roughness, and it seemed related to the size distribution of carbon black particles. By reviewing all the experi-mental data, we found the factors that were related to the fatigue lives, and the logarithmic value of the fatigue life could be linearly expressed by the combination of the critical J-value and the macroscopic roughness. We also proposed a new estimative equation of fatigue life.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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