بررسی خواص مغناطیسی، مکانیکی و دیر سوزی نانوکامپوزیت‌های پلی استایرن/فریت کبالت

نویسنده

گروه علوم پایه،دانشگاه صنعتی اراک،اراک،استان مرکزی

چکیده

در این پژوهش نانوکامپوزیت‌های پلی استایرن/ فریت کبالت به روش سل – ژل خود احتراقی سنتز گردید. جهت سنتتز سبز نانوذرات از آب طبیعی کیوی استفاده می‌شود. پس از سنتز نانوکامپوزیت پلی استایرن/ فریت کبالت خواص مغناطیسی آن‌ها توسط مغناطومتر نمونه مرتعش VSM بررسی می‌شود. خواص مکانیکی نانوکامپوزیت با مطالعه نمودار تنش- کرنش مشخص می‌گردد. همچنین ریخت شناسی نانوکامپوزیت‌ها و نقشه توزیع عناصر با اشعه ایکس MAP با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی FESEMانجام می‌پذیرد. ساختار بلوری نانوکامپوزیت‌ها به وسیله پراش اشعه ایکس XRD مورد مطالعه قرار گرفت. خلوص نانوکامپوزیت‌ها‌ به وسیله طیف سنج تبدیل فوریه فرو سرخ FTIR بررسی گردید. جهت بررسی خواص دیرسوزی نانوکامپوزیت‌های پلیمری/ مغناطیسی از انجام تست UL-94 استفاده گردید. در نهایت خواص مغناطیسی این نانوکامپوزیت با بررسی نمودار تنش- کرنش آن مورد بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Magnetic, mechanical and flame retardant properties study of polystyrene/cobalt ferrite nanocomposites

نویسنده [English]

  • K. Hedayati
چکیده [English]

In this study the cobalt ferrite nanoparticles synthesized via a sol-gel green auto-combustion method using kiwi fruit extract. Then cobalt ferrite was added to polystyrene PS polymer. The X-ray diffraction pattern of CoFe2O4 nanoparticles shown pure cubic phase and the crystallite size was calculated by Debye -Scherrer’s formula about 45 nm. The SEM images of cobalt ferrite illustrated cubic shape. The FESEM image of polystyrene/ cobalt ferrite nanocomposites had been shown nanoparticles being inside polymer matrix. X-ray mapping provides presence all elements distributed homogeneously in polymer. The FT-IR spectrum of the nanocomposites exhibits all cobalt ferrite and polystyrene atomic bond peaks. Hysteresis loops of cobalt ferrite nanoparticles and magnetic/polymer nanocomposites shown cobalt ferrite nanoparticles have more saturated magnetization and less coercivity than nanocomposites. The cobalt ferrite effect on the flame retardancy polystyrene was investigated applying UL-94 test. The pure polystyrene had V-0 classification and polystyrene/ cobalt ferrite nanocomposites have HB category. The mechanical properties of samples pure polystyrene and polystyrene/ cobalt ferrite nanocomposites have been studied by tensile testing machine.The stress-strain curves for these two samples shown addition nanoparticles to polymer increase the tensile strength and decrease the elongation of sample.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanocomposites
  • Green synthesis
  • Magnetic Properties
  • Flame retardant
[1] M. Joulaei, K.Hedayati, D. Ghanbari, "Investigation of magnetic, mechanical and flame retardant properties of polymeric nanocomposites: Green synthesis of MgFe2O4by lime and orange extracts" Composites Part B: Engineering, 176, 107345, 2019.
[2] B. J. Rani, M. Ravina, B.Saravanakumar, G.Ravi,V.Ganesh, V.Ganesh, R.Yuvakkumar, "Ferrimagnetism in cobalt ferrite (CoFe2O4) nanoparticles" Nano-Structures & Nano-Objects, 14,84-91, 2018.
[3] T. R. Ravikumar, N.Joshi, S.A. Shivashankar, P.J. Bindu, "Low-temperature microwave-assisted synthesis and antifungal activity of CoFe2O4nanoparticles" Materials Nano Science, 6, 67-72, 2019.
[4] Y. Z. Dong,S. H. Piao,H. J. Choi, "Effect of CoFe2O4nanoparticles on a carbonyl iron based magnetorheological suspension",537,102-108, 2018.
[5] M. Saeed, A. Mansha, M. Hamayun, A.Ahmad, A. Ulhaq, M. Ashfaq, "Green synthesis of CoFe2O4and investigation of its catalytic efficiency for degradation ofdyes in aqueous medium", Z. Phys. Chem. 232(3), 359–371, 2018.
[6] N.Ntallis, M.Vasilakaki, D.Peddis, K.N.Trohidou, "Effect of organic coating on the charge distribution of CoFe2O4nanoparticles", Journal of Alloys and Compounds,796,9-12, 2019.
[7] K. L.Routray, S. Saha, D. Behera, "Green synthesis approach for nano sized CoFe2O4through aloe vera mediated sol-gel auto combustion method for high frequency devices", Materials Chemistry and Physics, 224, 29-35, 2019.
[8] K. Ruan, Y. Guo,Y. Tang,Y. Zhang,J. Zhang,M. He, J. Kong, J. Gu, "Improved thermal conductivities in polystyrene nanocomposites by incorporating thermal reduced graphene oxideviaelectrospinning-hot press technique" Composites Communications, 10, 68-72, 2018.
[9] K.Hedayati,M.Goodarzi,D.Ghanbari, "Hydrothermal Synthesis of Fe3O4Nanoparticles and Flame Resistance Magnetic Poly styrene Nanocomposite" Journal of Nanostructure, 7, 32-39, 2017.
[10] J. Goldstein, D. E. Newbury, D. B. Williams, “X-Ray Spectrometry in Electron Beam Instruments” Springer Science & Business Media, 2012.
[11]K.Hedayati, S. Azarakhsh, D. Ghanbari, "Synthesis and magnetic investigation of cobalt ferrite nanoparticles prepared via a simple chemical precipitation method", Journal of Nanostructure, 6127-131, 2016.
[12] D. C. Jiles, “Introduction to Magnetism and Magnetic Materials” CRC Press, 1998.