Study of mechanical and electrical properties of cyanoacrylate adhesives by addition of carbon-based nanomaterials

Abstract

En este proyecto se investiga las propiedades mecánicas del adhesivo cianoacrilato modificado con nanopartículas base carbono como grafeno de 1-2 capas y con nanoplaquetas de grafeno mediante diferentes métodos de dispersión. Se han realizado ensayos a concentraciones de 0.25%, 0.5%, 1.0%, 2.0% y 5.0% en peso. Para las nanoplaquetas solo se han realizado ensayos de impacto en péndulo Charpy y de cizalla por tracción. Obteniendo mejoras en la resistencia a impacto para varias concentraciones (entre 6.5%-27% de mejora), el ensayo SLS no mostró mejoras. El grafeno ha mostrado mejoras también en la resistencia a impacto a diferentes concentraciones (entre un 20%-25% de mejora). El SLS solo mostró mejora para una concentración. Se ha usado ácido Tolueno como inhibidor de curado para lograr mezclas a altas concentraciones y así superar el umbral de percolación, luego se añade cafeína para neutralizar el ácido. Al añadir el inhibidor de curado las propiedades mecánicas de resistencia del adhesivo disminuyen en un 70%. Todos los ensayos de DCB y tracción pura han sido hechos con mezclas que contenían el inhibidor por lo que el resultado de estos ensayos no ha sido satisfactorio. Tampoco ha conseguido aumentarse la conductividad del adhesivo, aún con un 5.0% de carga. No se ha conseguido usar el sonicador como método de dispersión, pero sí se ha conseguido realizar mezclas del 2.0% en el Dispermat y del 5.0% en el agitador mecánico. El inhibidor de curado te permite realizar mezclas a altas concentraciones, pero disminuye las propiedades mecánicas. Se ha logrado mejorar la resistencia al impacto del adhesivo con dos tipos de nanocargas.

In this project, the mechanical properties of the cyanoacrylate adhesive modified with carbon-based nanoparticles such as 1-2 layer graphene and graphene nanoplatelets by means of different dispersion methods are investigated. Tests have been carried out at concentrations of 0.25%, 0.5%, 1.0%, 2.0% and 5.0% by weight. Only Charpy pendulum impact and tensile shear tests have been performed for nanoplatelets. Obtaining improvements in impact resistance for various concentrations (between 6.5%-27% improvement), the SLS test did not show improvements. Graphene has also shown improvements in impact resistance at different concentrations (between 20%-25% improvement). SLS only showed improvement for one concentration. Toluene acid has been used as a cure inhibitor to achieve high concentration mixes to exceed the percolation threshold, then caffeine is added to neutralize the acid. By adding the curing inhibitor, the mechanical resistance properties of the adhesive decrease by 70%. All the DCB and pure traction tests have been done with mixtures containing the inhibitor, so the results of these tests have not been satisfactory. Nor has the conductivity of the adhesive been increased, even with a 5.0% load. It has not been possible to use the sonicator as a dispersion method, but it has been possible to make mixtures of 2.0% in the Dispermat and 5.0% in the mechanical stirrer. The curing inhibitor allows you to mix at high concentrations, but it decreases the mechanical properties. It is possible to improve the impact resistance of the adhesive with two types of nanofillers.