Tribological response of an epoxy matrix filled with graphite and/or carbon nanotubes

• DOI: 10.1007/s40544-017-0144-z
• Publication Date: 2017-04-26T06:01:45Z
• Authors: M. M. Sakka; Z. Antar; K. Elleuch; J. F. Feller
• Keywords: Composite material; wear; Tribology; Recycling Technologies for Carbon Fiber Composites; FOS: Mechanical engineering; 02 engineering and technology; Carbon nanotube; epoxy composites; Engineering; Tribological Properties of Lubricants and Additives; TJ1-1570; Carbon fibers; Mechanical engineering and machinery; Polymer; Tribology of Polymers and Composites; Tribometer; Tribological Performance; carbon nanotubes; Filler (materials); Mechanical Engineering; Composite number; Scanning electron microscope; Materials science; Friction Properties; Filler Reinforcement; Polymer Tribology; Epoxy; Mechanics of Materials; Physical Sciences; Graphite; friction temperature; 0210 nano-technology

Reinforced polymer–matrix composites are widely used under sliding contact conditions in various boating and automotive applications. In this paper, the friction and wear of bulk epoxy and carbon filler reinforced epoxy composites have been investigated using a pin-on-disc tribometer. The effect of different fillers on the tribological behavior of an epoxy has been studied using treated and untreated carbon nanotubes, graphite, and a mixture of graphite and carbon nanotubes. Filler addition greatly enhances the tribological properties of the epoxy resin, by reducing the friction coefficient and the wear rate. In addition, it was found that the treated carbon nanotubes/epoxy composites have the best tribological behavior. Moreover, a correlation between contact temperature and friction coefficient is reported. Finally, the wear mechanisms were determined by scanning electronic microscopy.<br/>Los compuestos reforzados de matriz polimérica se utilizan ampliamente en condiciones de contacto deslizante en diversas aplicaciones náuticas y automotrices. En este documento, la fricción y el desgaste de los compuestos epoxi a granel y epoxi reforzados con relleno de carbono se han investigado utilizando un tribómetro de pasador sobre disco. El efecto de diferentes rellenos en el comportamiento tribológico de un epoxi se ha estudiado utilizando nanotubos de carbono tratados y no tratados, grafito y una mezcla de grafito y nanotubos de carbono. La adición de relleno mejora en gran medida las propiedades tribológicas de la resina epoxi, al reducir el coeficiente de fricción y la tasa de desgaste. Además, se encontró que los nanotubos de carbono/compuestos epoxi tratados tienen el mejor comportamiento tribológico. Además, se informa una correlación entre la temperatura de contacto y el coeficiente de fricción. Finalmente, se determinaron los mecanismos de desgaste mediante microscopía electrónica de barrido.<br/>Les composites renforcés à matrice polymère sont largement utilisés dans des conditions de contact glissant dans diverses applications nautiques et automobiles. Dans cet article, le frottement et l'usure des composites époxy en vrac et époxy renforcés par une charge de carbone ont été étudiés à l'aide d'un tribomètre à broches sur disque. L'effet de différentes charges sur le comportement tribologique d'un époxy a été étudié en utilisant des nanotubes de carbone traités et non traités, du graphite et un mélange de graphite et de nanotubes de carbone. L'ajout de charge améliore considérablement les propriétés tribologiques de la résine époxy, en réduisant le coefficient de frottement et le taux d'usure. En outre, il a été constaté que les composites nanotubes de carbone/époxy traités ont le meilleur comportement tribologique. De plus, une corrélation entre la température de contact et le coefficient de frottement est rapportée. Enfin, les mécanismes d'usure ont été déterminés par microscopie électronique à balayage.<br/>تستخدم مركبات البوليمر المقوى على نطاق واسع في ظل ظروف التلامس المنزلقة في مختلف تطبيقات القوارب والسيارات. في هذه الورقة، تم التحقيق في احتكاك وتآكل مركبات الإيبوكسي السائبة ومركبات الإيبوكسي المقواة بحشو الكربون باستخدام مقياس ثلاثي على القرص. تمت دراسة تأثير الحشوات المختلفة على السلوك القبلي للإيبوكسي باستخدام الأنابيب النانوية الكربونية المعالجة وغير المعالجة، والجرافيت، ومزيج من الجرافيت والأنابيب النانوية الكربونية. تعمل إضافة الحشو على تعزيز الخصائص الثلاثية لراتنج الإيبوكسي بشكل كبير، من خلال تقليل معامل الاحتكاك ومعدل التآكل. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن الأنابيب النانوية الكربونية المعالجة/مركبات الإيبوكسي لها أفضل سلوك قبلي. علاوة على ذلك، تم الإبلاغ عن وجود علاقة بين درجة حرارة التلامس ومعامل الاحتكاك. أخيرًا، تم تحديد آليات التآكل عن طريق الفحص المجهري الإلكتروني.<br/>