شماره ركورد
25165
شماره راهنما
CHE.ENG2 345
عنوان
تهيه و بررسي خواص مكانيكي، حرارتي و چسبندگي چسبهاي فيلمي پايه اپوكسي حاوي سيلسسكويي اكسان اوليگومري چندوجهي گليسيديل اتر دار و چقرمهكننده پلي(بوتيل آكريلات-بلاك- استايرن)
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پليمر- فراورش
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1403/06/28
صفحه شمار
95 ص .
استاد راهنما
اميد معيني جزني
استاد مشاور
پروفسور ژوزه ميگوئل مارتين مارتينز
كليدواژه فارسي
چسب فيلمي اپوكسي , سيلسسكويي اكسان اوليگومري چند وجهي , كوپليمر قطعهاي , استحكام پوستگي , خواص مكانيكي
چكيده فارسي
نانوذرات سيلسسكويي اكسان اوليگومري چندوجهي گليسيديل اتر دار (GPOSS) نانوذراتي نوين هستند كه به منظور بهبود خواص مكانيكي و حرارتي رزين اپوكسي مورد استفاده قرار ميگيرند. اين نانوذرات شامل يك قفس سيليكايي و گروههاي عاملي گليسيديل اتري هستند. گروههاي عاملي گليسيديل اتر برهمكنش بسيار خوبي با اپوكسي داشته و انتخاب مناسبي جهت استفاده در فرمولاسيون چسبهاي ساختاري پايه اپوكسي ميباشند. در اين پژوهش از اين نانوذرات تقويتكننده به همراه چقرمهكننده كوپليمر قطعهاي پلي (بوتيل آكريلات-بلاك-استايرن) استفاده گرديد. همچنين از رزين فنوليك از نوع نووالاك به منظور بهبود پايداري حرارتي رزين اپوكسي استفاده شد و به مطالعه تأثير اين نانوذره و چقرمهكننده بر خواص مكانيكي، حرارتي و چسبندگي چسب فيلمي پايه اپوكسي پرداخته شد. در اين پژوهش از نانوذرات GPOSS در مقادير phr 3،2،1 و 5 و از چقرمهكننده كوپليمر قطعهاي در مقادير phr 3،2،1 و 5 در فرمولاسيون چسب فيلمي پايه اپوكسي استفاده گرديد. به منظور بررسي اثر اين نانوذره و چقرمهكننده بر خواص مكانيكي و چسبندگي چسب فيلمي پايه اپوكسي از آزمونهاي كشش، آزمون استحكام برشي همپوشان و آزمون استحكام پوستگي استفاده گرديد. سپس به منظور بررسي پايداري حرارتي چسب فيلمي پايه اپوكسي از نمونههاي دمبلي ساخته شده كه بهترين خواص مكانيكي را در آزمون كشش داشتند، آزمون گرما وزنسنجي (TGA) گرفته شد. همچنين از آزمون گرماسنجي روبشي تفاضلي(DSC) به منظور بررسي فرايند پخت نمونههاي ساخته شده در مقادير بهينه استفاده شد. به علاوه، به منظور بررسي پراكندگي نانوذرات و چقرمه كننده در زمينه اپوكسي و بررسي سازوكارهاي چقرمگي از آزمون ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل نشر ميداني (FESEM) استفاده گرديد. همچنين با هدف بررسي مورفولوژي اين نانوذرات، از نانوذرات GPOSS پراكنده شده در حلال تولوئن و به جهت پراكنش آن در اپوكسي از نانوكامپوزيت اپوكسي حاوي phr2 نانوذرات GPOSS، آزمون ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) نيز گرفته شد. در نهايت به منظور بررسي پيوندها و گروههاي عاملي موجود آزمون طيف سنجي مادون قرمز انتقال فوريه (FTIR) مورد بررسي قرارگرفت. با توجه به نتايج بدست آمده ميزان phr 2 از نانوذرات GPOSS و ميزان phr 1 از چقرمهكننده كوپليمر قطعهاي در فرمولاسيون چسب فيلمي پايه اپوكسي، مقادير استحكام كششي، مدول، چقرمگي، استحكام برشي و استحكام پوستگي در مقايسه با چسب اپوكسي/نووالاك خالص به ترتيب 58.90 درصد، 27.60 درصد، 335.90 درصد، 129 درصد و 201.82 درصد افزايش يافتند. همچنين بر اساس نتايج آزمون TGA، در نمونه بهينه حاويphr 1 كوپليمر قطعهاي وphr 2 نانوذرات GPOSS، دماي بيشينه تخريب به ميزان 3.18 درجه سانتيگراد و مقدار ذغال باقيمانده به ميزان 5.76 درصد افزايش يافت. همچنين بر اساس نتايج آزمون DSC، افزودن نانوذرات GPOSS و كوپليمر قطعهاي به اپوكسي، موجب افزايش گرماي واكنش به ترتيب به ميزان40 درصد و 33 درصد گرديد. همچنين افزودن همزمان اين دو ماده موجب افزايش 69 درصدي ميزان گرماي واكنش شد.
كليدواژه لاتين
Epoxy film adhesive , Polyhedral oligomeric silsesquioxane , Block copolymer , T-peel strength , Mechanical properties
عنوان لاتين
Preparation and evaluation of mechanical, thermal and adhesion properties of epoxy-based film adhesives modified with glycidyl ether Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane Nanoparticles and Poly (butyl acrylate-block-styrene) toughening agent
گروه آموزشي
مهندسي شيمي
چكيده لاتين
Glycidyl ether-containing polyhedral oligomeric silsesquioxane (GPOSS) nanoparticles are innovative nanoparticles used to enhance the mechanical and thermal properties of epoxy resins. These nanoparticles consist of a silica cage and glycidyl ether functional groups. The glycidyl ether functional groups exhibit excellent interaction with epoxy, making them a suitable choice for use in the formulation of structural adhesives based on epoxy. In this study, these reinforcing nanoparticles were used alongside a toughening agent, a block copolymer of poly(butyl acrylate-block-styrene). Additionally, a novolac-type phenolic resin was employed to improve the thermal stability of the epoxy resin. The effects of these nanoparticles and the toughening agent on the mechanical, thermal, and adhesive properties of the epoxy-based film adhesive were investigated.
In this research, GPOSS nanoparticles were used in amounts of 1, 2, 3, and 5 phr, and the block copolymer toughening agent was used in amounts of 1, 2, 3, and 5 phr in the formulation of the epoxy-based film adhesive. To evaluate the impact of these nanoparticles and the toughening agent on the mechanical and adhesive properties of the epoxy-based film adhesive, tensile tests, lap shear strength tests, and peel strength tests were conducted. Subsequently, to assess the thermal stability of the epoxy-based film adhesive, thermogravimetric analysis (TGA) was performed on the dog-bone-shaped samples that exhibited the best mechanical properties in the tensile tests. Differential scanning calorimetry (DSC) was also used to study the curing process of the samples prepared at optimal levels. Furthermore, field emission scanning electron microscopy (FESEM) was employed to examine the dispersion of the nanoparticles and toughening agent within the epoxy matrix and to investigate the toughening mechanisms. Transmission electron microscopy (TEM) was also conducted to analyze the morphology of the GPOSS nanoparticles dispersed in toluene and their dispersion in the epoxy, using an epoxy nanocomposite containing 2 phr of GPOSS nanoparticles. Finally, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to study the bonds and functional groups present.
Based on the results obtained, the use of 2 phr of GPOSS nanoparticles and 1 phr of the block copolymer toughening agent in the epoxy-based film adhesive formulation led to increases in tensile strength, modulus, toughness, shear strength, and peel strength by 58.90%, 27.60%, 335.90%, 129, and 201.82%, respectively, compared to the neat epoxy/novolac adhesive. Additionally, according to the TGA results, in the optimal sample containing 1 phr of the block copolymer and 2 phr of GPOSS nanoparticles, the maximum degradation temperature increased by 3.18°C, and the residual char content increased by 5.76%. Furthermore, based on the DSC results, the addition of GPOSS nanoparticles and the block copolymer to the epoxy resin increased the reaction heat by 40% and 33%, respectively. The simultaneous addition of both materials resulted in a 69% increase in the reaction heat.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
148039
نويسنده