23907

CHE.ENG2 332

كارشناسي ارشد

مهندسي پليمر- فراورش

فني و مهندسي

1402/11/11

75 ص.

دكتر اميد معيني جزني , دكتر پيام ملاعباسي

دكتر امير كاوه

عايق فداشونده , نانوذرات GPOSS , رزين اپوكسي نووالاك , رزين سيلوكسان , استحكام برشي‌همپوشان

عايق‌هاي فداشونده دسته‌اي از عايق‌هاي حرارتي ويژه هستند كه از مصالح متخلخل تهيه مي‌شود؛ اين عايق‌‌ها براي ثابت نگه داشتن دماي بخش خاصي از سامانه‌ها استفاده مي‌شود. رزين‌هاي اپوكسي نووالاك به دليل داشتن خواص حرارتي و چسبندگي مناسب گزينه مناسبي براي زمينه اين عايق‌ها هستند. براي بهبود خواص فيزيكي مكانيكي از نانو ذرات سيلسسكويي‌اكسان‌اوليگومري‌چندوجهي‌ اصلاح شده با گليسيدل‌اتردار (GPOSS) استفاده مي‌شود؛ از مزاياي اين نانوذرات مي‌توان به افزايش مقاومت حرارتي و استحكام چسبندگي و نيز كاهش گرانروي و اشتعال‌پذيري اشاره كرد. براي ايجاد سازگاري بهتر ميان نانوذره و زمينه اپوكسي از رزين‌هاي سيلوكسان استفاده مي‌شود. در اين تحقيق پس از تهيه نانوكاپوزيت‌هاي اپوكسي نووالاك/GPOSS و اپوكسي نووالاك/رزين سيلوكسان و هيبريد اين مواد به مطالعه اثر نانوذرات GPOSS و رزين سيلوكسان بر خواص چسبندگي، مكانيكي، پايداري حرارتي و خواص فداشوندگي بر رزين اپوكسي نووالاك پرداخته مي‌شود؛ بر اساس نتايج به دست آمده، در تركيب درصد Phr3 از نانوذرات GPOSS و رزين سيلوكسان خواص مكانيكي اعم از استحكام برشي، كششي، و خواص فداشوندگي به بيشينه مقدار خود مي¬رسد و در نمونه هيبريد نيز مقدار Phr 3 از هر كدام از افزودني‌ها به زمينه اپوكسي نووالاك افزوده شد در نمونه هيبريد در مقايسه با اپوكسي خالص استحكام برشي، پوستگي، كششي به ترتيب 218، 393 و 83 درصد افزايش يافته است؛ همچنين چقرمگي در نمونه هيبريد نسبت به نمونه¬ خالص بهبود 240 درصدي داشت و از kJ/m^3 55/47 به kJ/m^3 86/161 رسيد؛ بر اساس نتايج آزمون گرما وزن سنجي(TGA)، دماي شروع تخريب (Ta) نمونه هيبريد از °C256 براي اپوكسي خالص به °C354 رسيده است؛ به علاوه در نمونه هيبريد، مقدار زغال باقيمانده و دماي بيشينه تخريب حرارتي Tp به ترتيب 75/34 و 11/4 درصد بهبود يافته است، همچنين در نمونه هيبريد نرخ فداشوندگي نسبت به نمونه خالص 71 درصد افت كرده است؛ بر اثر افزودن هيبريد نانوذرات GPOSSو رزين سيلوكسان بر زمينه اپوكسي تمامي خواص چسبندگي، مكانيكي، پايداري حرارتي و فداشوندگي بهبود يافت و اين نشان دهنده اثر هم افزايي نانوذرات GPOSS و رزين سيلوكسان مي‌باشد.

Ablative , GPOSS nanoparticles , epoxy novolac resin , siloxane resin , Lapshear Strength

Preparation of epoxy novolac based nanocomposites containing glycidyl ether polyhedral oligomeric silsesquioxane nanoparticles for ablative coating and investigation of their mechanical and thermal properties

مهندسي شيمي

Ablative coating are a group of special thermal insulators that are made from porous materials. These insulators are used to keep the temperature of a certain part of the systems constant. Novalac epoxy resins are a good choice for the field of these insulators due to their thermal properties and good adhesion to improve physical and mechanical properties. Glycidyl ether-containing polyhedraloxane oligomeric siloxane nanoparticles (GPOSS) are used. The advantages of these nanoparticles include increasing thermal resistance and adhesive strength, as well as reducing viscosity and flammability. Siloxane resins are used to create better compatibility between the nanoparticle and the epoxy substrate. In this research, after preparing the nanocomposites of Novolac/GPOSS epoxy and epoxy novolac/siloxane resin and the hybrid of these materials, the effect of GPOSS nanoparticles and siloxane resin on the adhesion, mechanical, thermal stability and ablation properties of epoxy novolac resin is studied. Based on the obtained results, in the combination of 3 phr percentage of GPOSS nanoparticles and siloxane resin, mechanical properties such as shear strength, tensile strength, and ablation properties reach their maximum value, and in the hybrid sample, the amount of 3 phr from each of the additives Added to the epoxy novolac background, in the hybrid sample compared to the pure epoxy, the shear, peel, and tensile strength increased by 218, 389, and 83%, respectively. Also, the toughness of the hybrid sample improved by 240% compared to the pure sample and reached from 47.55 kJ/m3 to 161.86 kJ/m3. Based On the thermogravimetric analysis test (TGA) results, the degradation starting temperature (Ta) of the hybrid sample has reached 354 °C from 256 °C for pure sample. In addition, in the hybrid sample, the amount of remaining coal and the maximum temperature of thermal degradation (Tp) have improved by 34.75 and 4.11%, respectively. Also, in the hybrid sample, the ablation rate has decreased by 71% compared to the pure sample. As a result of adding the hybrid of GPOSS nanoparticles and siloxane resin on the epoxy background, all the adhesion, mechanical, thermal stability and sacrifice properties improved, and this shows the synergistic effect of GPOSS nanoparticles and siloxane resin.

5

75641