چکیده:

هدف از انجام این تحقیق بهبود خواص مکانیکی رزین های ترموست از جمله اپوکسی و پلی استر به کمک الاستومر و نانو ذرات کربنات کلسیم می باشد. در رزین های ترموست, خواص مکانیکی وابسته به دیگر خصوصیات ترکیب شامل خواص حرارتی, مورفولوژی و خواص رئولوژیکی می باشد که مورد بررسی قرار گرفته اند. در این راستا اپوکسی با الاستومر آکریلونیتریل بوتادین و همچنین پلی استر با الاستومر و نانو کربنات کلسیم ترکیب شد و خواص حرارتی ترکیبات, با استفاده از آزمون های تخریب و رئومتری اندازه گیری شد. برای پخت رزین اپوکسی از عامل دی اتیلن تترا آمین[1] استفاده شد. نتایج آزمون کشش نشان میدهد که ضربه پذیری با افزایش مقدار الاستومر به phr۳ و ۵ افزایش می یابد. آزمونهای مورفولوژیکی و حرارتی برای مطالعه سطح شکست پلیمر و تخریب شیمیایی مخلوط پلیمر/پلیمر استفاده شد. در آزمون تخریب حرارتی با استفاده از سه نرخ حرارت دهی ۱۰ و ۲۰ و ۳۰ درجه سانتیگراد بر دقیقهانجام شد. انرژی اکتیواسیون نمونه ها توسط روشهای فریدمن و کسینحر-اکاهیرا-سانوز و فلاین-وال-ازوا تعیین شدند. این آزمون نشان داد که پایداری حرارتی سیستم اپوکسی با افزایش مقدار الاستومر کاهش می یابد.
در بخش دیگر این تحقیق اثر غلظت الاستومر آکریلونیتریل بوتادین و نانو کربنات کلسیم بر روی خواص مکانیکی و رفتار حرارتی رزین پلی استر بررسی شد. نتایج تست کشش نشان میدهد که کاهش استحکام و مدول کششی با افزایش الاستومر نشاندهنده افزایش ضربه پذیری است و این امر در منحنی های تست تخریب مشهود بود. انرژی اکتيواسيون (E_a) و مرتبه واکنش (n) برای نمونه ها در محیط نیتروژن با استفاده از روش های بر پايه تک نرخ حرارت دهی فريدمن ، فريمن-کارول و چانگ  محاسبه شد. آنالیزهای سینتیکی پخت همدما توسط مدول ذخیره توسط آزمایشات رئومتری اثر نانو کربنات کلسیم بر روی رفتار پخت نانوکامپوزیتهای پلی استر/نانو کربنات کسیم بررسی شد. افزایش دمای پخت و همچنین کاهش زمان پخت و مدول ذخیره بود. نتايج بررسی های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز ترموگراویمتری (TGA/DTG) همگی حاکی از امتزاج پذيری مناسب برای نمونه های تهيه شده بود.

کلمات کلیدی: رزین پلی استر, رزین اپوکسی, مورفولوژی, تست مکانیکی, تخریب حرارتی و رئولوژی

مقدمه:

رزین اپوکسی به عنوان یک پلیمرترموست شناخته شده کاربردهای بسیار متنوعی در زمینه های روکش دهی و چسبندگی های بالا و دیگر کاربردهای مهندسی داردp[1]. یکی از دلایل استفاده از رزین اپوکسی جمع شدگی بسیار پایین آن می باشد.(کمتر از %۰.5) [2] رزین اپوکسی توانایی خوبی برای تشکیل پیوند با سطح فلزهای اصلاح شده و اصلاح نشده را دارد[3]. شکنندگی بالاو مقاومت کم در برابر شکست و مقاومت ضربه پایین و انعطاف پذیری پایین از جمله ضعف های آن به حساب می آیند[1].
خواص رزین های مذکور به نوع موادی که برای پخت مصرف می شوند و نیز به زمان و دمای پخت بستگی دارد.این مواد حاوی حداقل دو گروه ۱ و ۱- اپوکسی در هر مولکول به ویژه در قسمت انتهایی هستند.متداول ترین موادی که در واکنش اپوکسی مصرف می شوند پایه بیس فنول (A) و اپی کلرو هیدرین دارند که بیش از ۸۰ درصد رزین های صنعتی را تولید می کنند.
اختلاط دو يا چند پلیمر به منظور تهیه مخلوط‌ها و آلیاژهای پليمري روش بسيار مناسبي به برای دستيابي به خواص مورد نظر ، بدون نياز به سنتز پلیمرهای خاص می‌باشد. اين زمينه از تحقيق بسيار گسترده بوده و تا کنون کارهاي تحقیقاتی بسيار زيادي در رابطه با آن به انجام رسيده است. اين هدف فقط با ترکيب خواص چند نوع پليمر در يک سيستم چند ترکيبي به وجود می‌آید. مانند سایر پلیمرهای دارای اتصالات عرضی رزین های اپوکسی در دو مرحله ساخته می شوند. اولین واکنش به تولید یک پیش پلیمر خطی و واکنش بعدی به ایجاد اتصالات عرضی بین مولکولها منجر می شود. چندین روش برای افزایش انعطاف پذیری وجود دارد که شامل:[۲-۸] 1- اصلاح شیمیایی زنجیره اصلی اپوکسی برای افزایش انعطاف پذیری
2- افزایش وزن مولکولی اپوکسی
3- کاهش دانسیته اتصالات عرضی[2] ماتریس
۴- اتصال یک فاز انعطاف پذیر در ماتریس پلیمری پخت نشده
5- اتصال فیلرهای غیر آلی داخل رزین

البته انعطاف پذیری با استفاده از ذرات رابر اثر بسیار زیادی دارد. راه دیگر برای افزایش انعطاف پذیری استفاده از نانو ذرات مانند نانو کلی ها و نانو تیوب ها ونانو سیلیکاها می باشد[۷-۱۰]. به علت اندازه کوچک و ناحیه سطحی نانو ذرات اثرات مختلف و بهتری در مقایسه با فیلرهای آزمایشگاهی در حد میکرون می گذارد.
توزیع نانو ذرات باید به خوبی انجام شود تا خواص پلیمر را تغییر دهد.
اختلاط فیزیکی نانو ذرات غیر آلی و رزین های آلی ممکن است باعث تجمع ذرات که منجر به افزایش ویسکوزیته حتی در مقادیر کم فیلرها شود. این پیچیدگی می تواند به کمک عامل ارتباط دهنده[3] که طبیعت آبدوستی سطح اکسید شده را به آبگریز تغییر دهد بهبود یابد. همچنین با کمک این عامل توانایی توزیع فیلر غیر آلی در آلی را نیز بهبود می بخشد. نانو کامپوزیت های پلیمر- پلیمر یک نوع جدید پلیمر است که در مورد رزین اپوکسی برای اصلاح انعطاف پذیریش به این گونه است. نانو کامپوزیت های پلیمری می تواند منجر به بهبود سازگاری بدون استفاده از عامل های ارتباط دهنده می شود[11].
کامپوزیت های اصلاح شده مقاومت گرمایی خوبی دارند که به دو دلیل است:
1- چسبندگی قوی بین سطح مشترک نانو ذرات و ماتریس که به دلیل باند های شیمیایی و ناحیه سطحی بالای نانو ذرات می باشد که این چسبندگی قوی می تواند باعث جلوگیری در تغییر شکل و تخریب شبکه رزین در اثر گرما شود.
2-نانوهای نرم حرکت بخشهای[4] مولکول های رزین را آسانتر میکند[12].
در این کار همانطور که اشاره شد رابطه بین چقرمگی با استفاده از تست های مورفولوژیکی و تخریب حرارتی بررسی کردیم.

[1] Ditetraamin

[2] Crosslink

[3] Coopling

[4] Segment

برای دانلود فایل PDF این مقاله کلیک کنید