شماره ركورد
25310
شماره راهنما
CHE.ENG3 55
عنوان
مطالعه نظري و تجربي بر روي ارتباط ريزساختار و خواص مكانيكي و حرارتي چسب¬ هاي فيلمي پايه اپوكسي حاوي پلي سولفون، ذرات پليمري با ساختار هسته- پوسته و نانوذرات آلومينا
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1403/11/06
صفحه شمار
93 ص .
استاد راهنما
اميد معيني جزني
استاد مشاور
مجيد مقدم , دكترخوزه ميگل مارتين-مارتينز
كليدواژه فارسي
چسب فيلمي , اپوكسي , خواص مكانيكي , خواص حرارتي , خواص چسبندگي
چكيده فارسي
چسبهاي اپوكسي به دليل خواصي از جمله استحكام بالا و مقاومت شيميايي خوب در صنايع مختلف بسيار مورد توجه قرار گرفتند. نوع فيلمي اين چسبها به دليل مزايايي از جمله استفاده آسان، ايجاد خط چسب يكنواخت، قابليت انبارداري و نداشتن دورريز، مورد توجه صنايع بسياري از جمله صنعت هوافضا قرار گرفته است. از جمله پارامترهاي مهمي كه بايد در مورد چسبهاي فيلمي اپوكسي مورد استفاده در اين صنعت بايد مورد توجه قرار داد، استحكام چسبندگي، مقاومت حرارتي و مقاومت مكانيكي بالا مي¬باشد. با توجه به اينكه در حوزه طراحي فرمولاسيون چسبهاي فيلمي مورد استفاده در صنعت هوافضا، مطالعات اندكي انجام شده است، هدف از انجام اين تحقيق طراحي فرمولاسيون چسبهاي فيلمي اپوكسي داراي استحكام و مقاومت حرارتي بالا مي¬باشد. در طراحي فرمولاسيون اين چسبها از اختلاط 4 نوع رزين اپوكسي استفاده شد. تاثير افزودن سه نوع تقويت كننده شامل نانوذرات آلومينا، ذرات پليمري با ساختار هسته- پوسته (پلي بوتيل اكريلات (هسته)/ كوپليمر متيل متاكريلات- گلايسيديل متاكريلات (پوسته)) و پلي سولفون در فرمولاسيون اين چسبها، در سه بخش مجزا، بر خواص مكانيكي، چسبندگي و حرارتي چسبهاي فيلمي اپوكسي مورد بررسي قرار گرفت. به اين منظور ابتدا ذرات پليمري هسته پوسته به روش پليمريزاسيون امولسيوني سنتز شدند و به طور كامل مشخص يابي شدند. همچنين سطح نانوذرات آلومينا توسط 3- آمينوتري اتوكسي سيلان اصلاح شد. در بخش اول مشخص شد كه با افزودن wt.%5 نانوذرات آلوميناي اصلاح شده به فرمولاسيون چسب اپوكسي، استحكام كششي، مدول يانگ و چقرمگي كامپوزيتهاي اپوكسي به ترتيب به ميزان 334٪، 14٪ و 1142٪ در مقايسه با اپوكسي خالص افزايش مي¬يابد همچنين استحكام چسبندگي در اتصال تك لبه آلومينيم- آلومينيم نسبت به اپوكسي خالص 105٪ افزايش مي¬يابد. نتايج حاصل از آزمون گرماوزن سنجي (TGA) نشان داد كه دماي شروع تخريب حرارتي (TIDT) و دماي بيشينه تخريب حرارتي(Tmax) در اين نمونه نسبت به نمونه اپوكسي خالص، به ترتيب به ميزان 97 و 28 درجه سانتي¬گراد افزايش يافت. در بخش دوم مشخص شد كه استحكام كششي اپوكسي با افزايش جزء ذرات هسته پوسته افزايش مي¬يابد و در نمونه حاوي 10٪ وزني از امولسيون اين ذرات مقدار استحكام كششي و چقرمگي به ترتيب 8 برابر بزرگتر از استحكام كششي و 129 برابر بزرگتر از چقرمگي اپوكسي خالص است. همچنين استحكام چسبندگي اين نمونه نسبت به اپوكسي خالص 102٪ افزايش يافت. نتايج حاصل از آزمون TGA نشان داد كه TIDT و Tmaxدر اين نمونه نسبت به نمونه اپوكسي خالص، به ترتيب به ميزان 48 و 11 درجه سانتي¬گراد افزايش يافت. در بخش سوم مشخص شد كه در تركيب درصدهاي وزني پايين (10٪ وزني) از رزين پلي سولفون، استحكام كششي چسبهاي اپوكسي افزايش مي¬يابد اما با افزايش تركيب درصد اين رزين استحكام كششي روند نزولي دارد همچنين اين افزودني اثر نامطلوب بر استحكام چسبندگي دارد. اين رزين باعث افزايشTmax نسبت به اپوكسي خالص مي¬شود. در بررسي اثر هر سه اصلاح كننده بر خواص مكانيكي و حرارتي چسبهاي فيلمي اپوكسي تعادلي از خواص مكانيكي حاصل¬ شد. همچنين نتايج حاصل از آزمون TGA نشان داد كه خواص حرارتي در اين نمونه نسبت به نمونههايي كه در آن¬ها به طور مجزا از نانوذرات آلومينا و ذرات هسته پوسته استفاده شده بود، كاهش ياقت.
كليدواژه لاتين
film adhesive , epoxy , mechanical properties , thermal properties , adhesion properties
عنوان لاتين
Theoretical and experimental study on the relationship between the microstructure and the mechanical and thermal properties of the adhesive-film based epoxies containing polysulfone, polymer particles with a core-shell structure and alumina nanoparticles
گروه آموزشي
مهندسي شيمي
چكيده لاتين
Epoxy adhesives have attracted much attention in various industries due to their properties such as high strength and good chemical resistance. The film type of these adhesives has attracted the attention of many industries, including the aerospace industry, due to its advantages such as easy use, creating a uniform adhesive line, storage capability, and no waste. Among the important parameters that should be considered for epoxy film adhesives used in this industry are high adhesion strength, thermal resistance, and mechanical strength. Given that few studies have been conducted in the field of designing the formulation of film adhesives used in the aerospace industry, the purpose of this research is to design the formulation of epoxy film adhesives with high strength and thermal resistance. In designing the formulation of these adhesives, a mixture of 4 types of epoxy resins was used. The effect of adding three types of reinforcements including alumina nanoparticles, polymer particles with a core-shell structure (polybutyl acrylate (core)/methyl methacrylate-glycidyl methacrylate copolymer (shell)) and polysulfone in the formulation of these adhesives was investigated in three separate parts on the mechanical, adhesion and thermal properties of epoxy film adhesives. For this purpose, core-shell polymer particles were first synthesized by emulsion polymerization and fully characterized. The surface of alumina nanoparticles was also modified by 3-aminotriethoxysilane. In the first part, it was found that by adding 5 wt.% modified alumina nanoparticles to the epoxy adhesive formulation, the tensile strength, Youngʹs modulus and toughness of epoxy composites increased by 334%, 14% and 1142% respectively compared to pure epoxy. Also, the adhesion strength in single-edge aluminum-aluminum joints increased by 105% compared to pure epoxy. The results of the thermogravimetric analysis (TGA) test showed that the thermal decomposition onset temperature (TIDT) and the maximum thermal decomposition temperature (Tmax) in this sample increased by 97 and 28 °C, respectively, compared to the pure epoxy sample. In the second part, it was found that the tensile strength of epoxy increases with the increase in the core-shell particle fraction, and in the sample containing 10% by weight of the emulsion of these particles, the tensile strength and toughness are 8 times greater than the tensile strength and 129 times greater than the toughness of pure epoxy, respectively. Also, the adhesive strength of this sample increased by 102% compared to pure epoxy. The results of the TGA test showed that the TIDT and Tmax in this sample increased by 48 and 11 °C, respectively, compared to the pure epoxy sample. In the third section, it was found that in the combination of low weight percentages (10% by weight) of polysulfone resin, the tensile strength of epoxy adhesives increases, but with increasing the percentage of this resin, the tensile strength decreases. Also, this additive has an undesirable effect on the adhesion strength. This resin increases Tmax compared to pure epoxy. In examining the effect of all three modifiers on the mechanical and thermal properties of epoxy film adhesives, an equilibrium of mechanical properties was achieved. Also, the results of the TGA test showed that the thermal properties of this sample decreased significantly compared to the samples in which alumina nanoparticles and core-shell particles were used separately.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
149836
نويسنده