M ISURE DI D UREZZA E DI T RAZIONE

Le misure di durezza effettuate sui campioni di UH la durezza Shore D del campione UH

nanocomposito UH-1.0CNF

maggiore fragilità rispetto al campione rinforzato.

Figura 5.22 - Durezza Shore D dei 58 60 62 64 66 Du re zz a S h o re D [H D]

Università degli Studi di Messina – Dottorato di Ricerca XXXII Ciclo

Analisi FTIR di UH-1.0CNF prima (0 giorni) e dopo (60 giorni) di invecchiamento in SSF: -4000 cm-1 (a); particolare 770-1400 cm-1(b) e 2800-3000

UREZZA E DI

T

Le misure di durezza effettuate sui campioni di UH e UH-1.0CNF hanno mostrato che a durezza Shore D del campione UH puro è sempre superiore a quella del 1.0CNF in tutti i tempi di invecchiamento. Ciò si traduce in una maggiore fragilità rispetto al campione rinforzato.

Durezza Shore D dei campioni UH e UH-1.0CNF durante i 60 giorni di invecchiamento.

0 7 14 28 60

Tempo d'invecchiamento [giorni]

UH

UH-1.0 CNF

Dottorato di Ricerca XXXII Ciclo

1.0CNF prima (0 giorni) e dopo (60 giorni) di invecchiamento in SSF: 3000 cm-1 (c).

1.0CNF hanno mostrato che sempre superiore a quella del Ciò si traduce in una

te i 60 giorni di invecchiamento. 60

Università degli Studi di Messina

Tabella 5.4 - Valori di usura/

CODICE CAMPIONE DENSITÀ

[g/cc]

non-aged

UH (riferimento) 0.866

UH-1.0CNF 0.862

∆ (%) 0,46

La durezza Shore D del nanocomposito quella del campione UH (63.2 HD)

causa dell'azione di plastificazione dell'olio di paraffina HD ed a 62.37 HD, rispettivamente, dopo 14 giorni ( costante dopo tutto il periodo

molto vicino, ≈ 2). La tendenza abbastanza parallela delle due curve indica che le modifiche avvengono in modo simile nei due materiali, solo

polimerica.

Le curve rappresentative di sforzo

trazione durante l'invecchiamento in SSF, sono

risultati del test di trazione confermano che l'SSF si diffonde all'interno del bulk polimerico, ammorbidendo il materiale.

l'allungamento a rottura durante i 60 giorni, dal 630% al

Figura 5.23 - Curve rappresentative di sforzo 0 10 20 30 40 50 60 70 0 sf o rz o [ M P a ] 0 days 7 days 14 days 28 days 60 days

Università degli Studi di Messina – Dottorato di Ricerca XXXII Ciclo

Valori di usura/durezza del nanocomposito e del campione di riferimento DENSITÀ

[g/cc]

SPECIFIC WEAR RATE

[10-6 _mm3_N-1_m-1_]

DUREZZA SHORE

[HD]

aged aged Aria Acqua SSF non-aged

0.866 0.878 65.4 33.4 25.5 63.2 0.862 0.873 37.9 12.35 9.16 61.1

0,46 0,57 42,05 63,02 64,08 2.1

La durezza Shore D del nanocomposito UH-1.0CNF (61.1 HD) è sempre inferiore a (63.2 HD) in tutto il tempo d’invecchiamento (Tabella causa dell'azione di plastificazione dell'olio di paraffina [49] e diminuito fino a 60.

37 HD, rispettivamente, dopo 14 giorni (Figura 5.22). La durezza costante dopo tutto il periodo d’invecchiamento in SSF in entrambi i campioni (

La tendenza abbastanza parallela delle due curve indica che le modifiche avvengono in modo simile nei due materiali, solo riguardo alla

forzo-deformazione, ottenute mediante le prove statiche di rante l'invecchiamento in SSF, sono tracciate nei grafici di Figura 5.2 risultati del test di trazione confermano che l'SSF si diffonde all'interno del bulk polimerico, ammorbidendo il materiale. Infatti, i campioni UH modificano solo

rottura durante i 60 giorni, dal 630% al 780% (+24%).

ive di sforzo-deformazione di UH durante i 60 giorni di immersione.

200 400 600 800 deformazione [%] 0 days 7 days 14 days 28 days 60 days UH

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riferimento. DUREZZA SHORE-D [HD] aged 62.3 60.1 2.2 sempre inferiore a Tabella 5.4) a uito fino a 60.15 a durezza, quindi è in entrambi i campioni (∆% è La tendenza abbastanza parallela delle due curve indica che le riguardo alla matrice

prove statiche di

Figura 5.23. I risultati del test di trazione confermano che l'SSF si diffonde all'interno del bulk Infatti, i campioni UH modificano solo

urante i 60 giorni di immersione. 800

Università degli Studi di Messina Invece, le curve dei campioni

sforzo durante il periodo di invecchiamento (dal 794% all'836%, crescendo del +5%), mostrando maggiore omogeneità e stabilità del campione, rispetto al modulo di UH puro.

Figura 5.24 – Immagine del campione UH sforzo-deformazione di UH-1.0CNF

Inoltre, possiamo osservare la tendenza parallela dei parametri mec il periodo d’invecchiamento (

Ciò suggerisce che l'azione dell'SSF si verifica in modo simile nei due materiali, coinvolgendo principalmente la matrice d

rigidità del UHMWPE puro

Inoltre facilita la dispersione omogenea del filler al suo interno, altrimenti difficile dall'elevata viscosità di UHMWPE. Pertanto, la presenza del filler (CNF, 1% in peso) aumenta la rigidità del nanocomposito, come in genere ci si può aspettare da un nanofiller di carbonio (da 272 MPa a 287 MPa).

nanocomposito, quindi prima dell'invecchiamento (287 MP puro (357 MPa), Figur

l'aumentare del tempo di invecchiamento: dopo 60 giorni sono diventati rispettivamente 236 MPa e 324 MPa, rispettivamente

allo snervamento, la tensione di

sono circa 19 MPa, 41% e 59 MPa, rispettivamente prima dell'immersione; questi 0 10 20 30 40 50 60 70 sf o rz o [ M P a ] a)

Università degli Studi di Messina – Dottorato di Ricerca XXXII Ciclo Invece, le curve dei campioni UH-1.0CNF (Figura 5.24) non cambiano così tanto nello sforzo durante il periodo di invecchiamento (dal 794% all'836%, crescendo del +5%), mostrando maggiore omogeneità e stabilità del campione, rispetto al modulo di UH

Immagine del campione UH-1.0CNF durante la trazione (a); curve rappresentative di 1.0CNF durante i 60 giorni di immersione (b).

Inoltre, possiamo osservare la tendenza parallela dei parametri meccanici durante tutto invecchiamento (Figura 5.25).

Ciò suggerisce che l'azione dell'SSF si verifica in modo simile nei due materiali, coinvolgendo principalmente la matrice di polietilene. L'olio di paraffina

puro (da 357 MPa a 272 MPa), aumentando la sua duttilit

Inoltre facilita la dispersione omogenea del filler al suo interno, altrimenti difficile dall'elevata viscosità di UHMWPE. Pertanto, la presenza del filler (CNF, 1% in peso) enta la rigidità del nanocomposito, come in genere ci si può aspettare da un nanofiller di carbonio (da 272 MPa a 287 MPa). Il modulo di

prima dell'invecchiamento (287 MPa) è inferiore a quello di

Figura 5.25a. Entrambi i valori dei moduli diminuiscono con l'aumentare del tempo di invecchiamento: dopo 60 giorni sono diventati rispettivamente 236 MPa e 324 MPa, rispettivamente nel nanocomposito e nel UH

tensione di snervamento, e lo stress a rottura di UH e UH

sono circa 19 MPa, 41% e 59 MPa, rispettivamente prima dell'immersione; questi

0 200 400 600 deformazione [%] 0 days 7 days 14 days 28 days 60 days UH-1.0CNF

Dottorato di Ricerca XXXII Ciclo non cambiano così tanto nello sforzo durante il periodo di invecchiamento (dal 794% all'836%, crescendo del +5%), mostrando maggiore omogeneità e stabilità del campione, rispetto al modulo di UH

urve rappresentative di

canici durante tutto

Ciò suggerisce che l'azione dell'SSF si verifica in modo simile nei due materiali, polietilene. L'olio di paraffina diminuisce la (da 357 MPa a 272 MPa), aumentando la sua duttilità [49]. Inoltre facilita la dispersione omogenea del filler al suo interno, altrimenti difficile dall'elevata viscosità di UHMWPE. Pertanto, la presenza del filler (CNF, 1% in peso) enta la rigidità del nanocomposito, come in genere ci si può aspettare da un modulo di trazione del a) è inferiore a quello di UH . Entrambi i valori dei moduli diminuiscono con l'aumentare del tempo di invecchiamento: dopo 60 giorni sono diventati rispettivamente puro. La resistenza stress a rottura di UH e UH-1.0CNF sono circa 19 MPa, 41% e 59 MPa, rispettivamente prima dell'immersione; questi

800 b)

Università degli Studi di Messina – Dottorato di Ricerca XXXII Ciclo parametri sono sempre superiori a quelli del UH puro (circa 18 MPa, 22% e 55 MPa) (Figura 5.25b-d).

Figura 5.25 –Modulo di trazione (a), sforzo alla rottura (b), deformazione di snervamento (c) e resistenza allo snervamento (d) dei campioni UH e UH-1.0CNF durante i 60 giorni di invecchiamento.