شماره ركورد
24913
شماره راهنما
CHE.ENG2 343
عنوان
بررسي خواص مكانيكي ، حرارتي و چسبندگي چسب هاي فيلمي پايه اپوكسي حاوي نانوذرات مكسن اصلاح شده
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پليمر- فراورش
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1403/11/02
صفحه شمار
119 ص.
استاد راهنما
اميد معيني جزني
استاد مشاور
حسين رياضي
كليدواژه فارسي
نانوذرات مكسن , خواص مكانيكي , پايداري حرارتي , چسب فيلمي اپوكسي , استحكام برشي همپوشان
چكيده فارسي
در اين تحقيق بعد از سنتز نانوذرات مكسن چندلايه به روش بالا به پايين از پيش مادهي مكسن با فرمول كلي 〖 M〗_(n+1) AX_n است كه M يك فلز واسطه مثل Ti و A از گروه 13 يا 14 جدول تناوبي است و X هم كربن يا نيتروژن است. پس از اصلاح سطحي اين نانوذره با آمينو پروپيل تري اتوكسي سيلان (APTES) به مطالعهي تأثير اين نانوذره و اثر اصلاح سطحي آن بر خواص چسبندگي و مكانيكي و پايداري حرارتي چسبهاي فيلمي پايه اپوكسي پرداخته شد. براي بررسي ساختار مكسن چند لايه و اطمينان از درستي مراحل ساخت، از آزمونهاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و پراش اشعه ايكس (XRD)و آزمون ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) بهره گرفته شد. همچنين از آزمون طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) و آزمون گرما وزن سنجي (TGA) براي بررسي گروههاي عاملي موجود بر سطح نانوذرات مكسن و نانوذرات مكسن اصلاح شده استفاده شده است. به منظور بررسي پايداري حرارتي چسبهاي نانوكامپوزيتي تهيه شده با اين نانوذرات، از آزمون گرما وزن سنجي (TGA) و آزمون فداشوندگي بهره گرفته شد. براي بررسي خواص مكانيكي از آزمون كشش، براي بررسي چسبندگي در اتصالات تك لبهي آلومينيومي از آزمون استحكام برشي همپوشان و آزمون استحكام پوستگي و از آزمون سايش براي مقاومت نانوكامپوزيت در برابر سايش و از آزمون تورم آب براي بررسي خوردگي نانوكامپوزيت و از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني(FESEM) و آزمون ميكروسكوپ الكتروني عبوري(TEM) جهت بررسي ريزساختار و پراكنش نانوذرات مكسن در زمينهي چسب اپوكسي بهره گرفته ميشود. براساس نتايج بدست آمده، در تركيب درصد 5/0 درصد وزني استحكام چسبندگي همپوشان و استحكام پوستگي چسبهاي فيلمي پايه اپوكسي به بيشينه مقدار خود رسيدهاند كه در مقايسه با نمونه خالص 2/119 و0/129 درصد رشد داشته است. همچنين نمونه نانوذرات مكسن اصلاح شده با APTES در تركيب درصد 5/0 درصد وزني كه به عنوان تركيب درصد بهينه انتخاب شد، در استحكام برشي همپوشان و استحكام پوستگي نسبت به نمونه اصلاح نشده 54/6 و 33 درصد افزايش يافته است كه نشان اصلاح سطحي موفق داشته است. در آزمون كشش نمونه حاوي 5/0 درصد وزني مكسن به بيشينه مقدار خود رسيد و در استحكام كششي و مدول و چقرمگي نسبت به نمونه خالص 88/58 درصد و 36 درصد و 152 درصد رشد داشته است. و نمونه حاوي 5/0 درصد وزني نانوذره اصلاح شده با APTES نسبت به نمونه خالص در استحكام كششي و مدول و چقرمگي، 73 درصد و 43 درصد و 178 درصد رشد داشته است. در آزمون گرما وزن سنجي نمونه حاوي 5/0درصد وزني نانوذرات مكسن دماي شروع تخريب و زغال باقي مانده به ترتيب 71 درصد و 105 درصد از نمونه خالص بيشتر شده است و براي نانوذرات اصلاح شده اين افزايش نسبت به نمونه خالص به ترتيب 74 و 113 درصد و همچنين نسبت به نمونه 5/0 درصد وزني نانوذره اصلاح نشده دماي شروع تخريب و زغال باقي مانده به ترتيب 5/1 درصد 3 درصد افزايش يافته است.
كليدواژه لاتين
Epoxy film adhesives , MXene nanoparticles , Mechanical properties , Lapshear strength , Thermal stability
عنوان لاتين
Investigation of Mechanical, Thermal and Adhesion Properties of Epoxy-Based Film Adhesives Containing Modified Mxene nanoparticles
گروه آموزشي
مهندسي شيمي
چكيده لاتين
In this study, multilayered MXene nanoparticles were synthesized using a top-down approach from a MAX phase precursor with the general formula 〖 M〗_(n+1) AX_n , where M is a transition metal such as Ti, A is an element from groups 13 or 14 of the periodic table, and X is either carbon or nitrogen. After surface modification of these nanoparticles with aminopropyltriethoxysilane (APTES), the effects of both pristine and surface-modified MXene on the adhesive, mechanical, and thermal stability properties of epoxy-based structural film adhesives were investigated.
To confirm the successful synthesis and structure of the multilayered MXene, Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), and Transmission Electron Microscopy (TEM) analyses were performed. Additionally, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Thermogravimetric Analysis (TGA) were used to identify functional groups on the surface of the pristine and modified nanoparticles. The thermal stability of the resulting nanocomposite adhesives was evaluated through TGA and char yield measurements. Mechanical properties were assessed via tensile testing, while adhesive performance was evaluated using single-lap shear strength tests on aluminum joints and peel strength tests. Abrasion resistance was determined through wear testing, and water uptake experiments were conducted to assess corrosion resistance. Furthermore, the microstructure and nanoparticle dispersion in the epoxy matrix were analyzed using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) and TEM.
The results indicated that at a loading of 0.5 wt% of MXene, the lap shear strength and peel strength of the epoxy film adhesives reached their maximum values, showing respective increases of 119.2% and 129.0% compared to the neat adhesive. The 0.5 wt% APTES-modified MXene sample, considered the optimal formulation, showed further improvements of 54.6% in lap shear strength and 33% in peel strength compared to the unmodified MXene sample, indicating effective surface functionalization. In tensile testing, the 0.5 wt% MXene-containing sample showed the highest performance, with improvements of 58.88% in tensile strength, 36% in modulus, and 152% in toughness compared to the neat epoxy. The sample containing 0.5 wt% APTES-modified MXene showed even greater enhancements of 73%, 43%, and 178% in these respective properties. In TGA analysis, the sample with 0.5 wt% pristine MXene exhibited a 71% increase in degradation onset temperature and a 105% increase in residual char content compared to the neat sample. For the APTES-modified MXene, these values further increased by 74% and 113%, respectively. Compared to the unmodified MXene sample, the modified version showed additional increases of 1.5% in degradation onset temperature and 3% in char yield.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
141730
نويسنده