• شماره ركورد
    25362
  • شماره راهنما
    CHE2 940
  • عنوان

    تأثير ميزان اتصال عرضي و اندازه‌ي نانوذره‌يMIL-53(Fe) بر خواص رزين اپوكسي DGEBA پخته‌شده با EDA

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    شيمي - شيمي فيزيك
  • دانشكده
    شيمي
  • تاريخ دفاع
    1404/06/31
  • صفحه شمار
    116 ص .
  • استاد راهنما
    ناهيد فرضي كاهكش
  • كليدواژه فارسي
    چارچوب فلز-آلي MIL-53(Fe) , خواص مكانيكي , دماي انتقال شيشه‌اي , شبيه‌سازي ديناميك مولكولي , دي‌گليسيديل اتر بيسفنول A , اتيلن‌دي‌آمين
  • چكيده فارسي
    در اين پژوهش، تأثير ميزان اتصال عرضي و اندازه‌ي نانوذره‌ي MIL-53(Fe) بر خواص حرارتي و مكانيكي رزين اپوكسي DGEBA پخته‌شده با اتيلن‌دي‌آمين بررسي شد. هدف اصلي، مدل‌سازي فرآيند پخت و تقويت اپوكسي با نانوذرات چارچوب فلز-آلي جهت دستيابي به بهبود عملكرد مكانيكي و پايداري حرارتي است. براي انجام اين مطالعه از شبيه‌سازي MD در محيط نرم‌افزار Materials Studio استفاده شد. ابتدا ساختارهاي اوليه‌ي اپوكسي DGEBA و سخت‌كنندهEDA در نسبت استوكيومتري مناسب مدل‌سازي گرديدند. سپس با بهره‌گيري از الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي هندسي، روش گرمايش - سرمايش متناوب، و اعمال مجموعه‌هاي آماري NPT وNVT، تعادل حرارتي و ساختاري سامانه حاصل شد. فرآيند ايجاد اتصال عرضي بين گروه‌هاي اپوكسي و آمين با استفاده از كدنويسي پرل مدل‌سازي گرديد. در ادامه، نانوذره‌ي MIL-53(Fe) با ابعاد مختلف به‌عنوان فاز تقويت‌كننده به ماتريس اپوكسي اضافه شد و برهم‌كنش‌هاي بين نانوذره و شبكه‌ي بسپاري با استفاده از ميدان نيروي COMPASSIII و در برخي موارد UFF بررسي گرديد. پس از رسيدن سامانه به تعادل، خواص مختلفي از جمله دماي انتقال شيشه‌اي، مدول‌هاي يانگ، برشي و بالك، ضريب انبساط حرارتي، كسر حجم آزاد و توابع توزيع شعاعي (RDF) محاسبه شدند. نتايج نشان داد كه افزايش درصد اتصال عرضي سبب افزايش مدول‌هاي مكانيكي و پايداري حرارتي شده، اما به دليل كاهش تحرك زنجيرها، موجب افت نسبي در انعطاف‌پذيري و افزايش حجم آزاد گرديد. افزودن نانوذرات MIL-53(Fe) در مقادير بهينه باعث بهبود خواص مكانيكي وTg شد و ضريب انبساط حرارتي كاهش يافت. در حالي‌كه درصدهاي وزني بالاتر منجر به افت نسبي برخي خواص گرديد. نتايج نشان داد كه نانوذرات با ابعاد كوچك‌تر، به دليل سطح تماس بيشتر با ماتريس و برهم‌كنش قوي‌تر، كارايي بهتري در بهبود خواص اپوكسي دارند. اين پژوهش نشان مي‌دهد كه انتخاب مناسب درصد اتصال عرضي و استفاده از نانوذرات MIL-53(Fe) با اندازه‌ي بهينه، راهكاري مؤثر براي بهبود خواص مكانيكي و حرارتي رزين‌هاي اپوكسي است.
  • كليدواژه لاتين
    MIL-53(Fe) metal-organic framework , mechanical properties , glass transition temperature , molecular dynamics simulation , diglycidyl ether of bisphenol A , ethylenediamine
  • عنوان لاتين
    The effect of the cross-linking rate an‎d the size of MIL-53(Fe) nanoparticle on the properties of the epoxy resin DGEBA cured with EDA.
  • گروه آموزشي
    شيمي فيزيك
  • چكيده لاتين
    In this study, the effect of crosslinking degree an‎d MIL-53(Fe) nanoparticle size on the thermal an‎d mechanical properties of DGEBA epoxy resin cured with ethylenediamine was investigated. The main goal was to model the curing an‎d reinforcement process of epoxy with metal-organic framework nanoparticles to achieve improved mechanical performance an‎d thermal stability. MD simulation was used in the Materials Studio software environment to conduct this study. First, the initial structures of DGEBA epoxy an‎d EDA hardener were modeled in the appropriate stoichiometric ratio. Then, by using geometric optimization algorithms, alternating heating-cooling method, an‎d applying NPT an‎d NVT statistical sets, the thermal an‎d structural equilibrium of the system was achieved. The process of crosslinking between epoxy an‎d amine groups was modeled using Perl coding. Next, MIL-53(Fe) nanoparticles with different dimensions were added to the epoxy matrix as a reinforcing phase, an‎d the interactions between the nanoparticles an‎d the polymer network were investigated using the COMPASSIII force field an‎d, in some cases, UFF. After the system reached equilibrium, various properties, including glass transition temperature, Youngʹs, shear, an‎d bulk moduli, thermal expansion coefficient, free volume fraction, an‎d radial distribution functions (RDF), were calculated. The results showed that increasing the crosslinking percentage increased the mechanical moduli an‎d thermal stability, but due to the decrease in chain mobility, it caused a relative decrease in flexibility an‎d an increase in free volume. Adding MIL-53(Fe) nanoparticles in optimal amounts improved the mechanical properties an‎d Tg an‎d reduced the thermal expansion coefficient. While higher weight percentages led to a relative decrease in some properties. The results showed that nanoparticles with smaller dimensions have better efficiency in improving epoxy properties due to a larger contact surface with the matrix an‎d stronger interaction. This research shows that the appropriate selec‎tion of crosslinking percentage an‎d use of MIL-53(Fe) nanoparticles with optimal size is an effective solution for improving the mechanical an‎d thermal properties of epoxy resins.
  • تعداد فصل ها
    3
  • فهرست مطالب pdf
    150442
  • نويسنده

    عابدي درچه، نسرين