شماره ركورد
25956
شماره راهنما
CHE.ENG2 358
عنوان
تهيه و بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي چسبهاي پايه اپوكسي حاوي چقرمهكننده هسته-پوسته آكريلاتي و نانو ذرات اكسيدتيتانيوم
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پليمر- فراورش
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404/07/02
صفحه شمار
95 ص .
استاد راهنما
پيام ملاعباسي , اميد معيني جزني
كليدواژه فارسي
چسب اپوكسي , ذرات هسته-پوسته , نانوذره اكسيدتيتانيوم , هيدروكسيدهاي دولايهاي
چكيده فارسي
در پژوهش حاضر از چقرمهكننده هسته-پوسته (هسته بوتيل آكريلات و پوسته متيل متاكريلات) و از نانوذرات اكسيدتيتانيوم جهت بهبود خواص مكانيكي و حرارتي محصول نهايي استفاده شد. با هدف ارتقا خواص مكانيكي و حرارتي چسب¬هاي¬ پايه اپوكسي به بررسي اثر نانوذرات اكسيد¬تيتانيوم اصلاحشده توسط هيدروكسيدهاي دولايهاي(LDH) در تركيبدرصدهاي phr 1،2،5 پرداخته شده¬است. توسط آزمونهاي FTIR به بررسي موفقيت و درستي اصلاح سطحي پرداختهشد و از آزمونهاي طيفسنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX) و آناليز طيفسنجي مرئي-فرابنفش (UV-VIS) جهت تاييد عناصر تشكيلدهنده لايه¬هاي LDH بر روي نانوذرات اكسيدتيتانيوم و همچنين تاييدي بر نتايج آزمون FTIR استفاده گرديد و همچنين توسط آزمون پراش پرتو ايكس (XRD) ويژگيهاي بلوري و فواصل بين صفحات بلوري، مورد بررسي قرار گرفتهشد و مشخص گرديد كه اصلاح سطحي نانوذرات باعث ايجاد پيكهايي در زواياي پراش پايينتر ميشود كه نشاندهنده افزايش بلورينگي و افزايش فواصل بين صفحات بلوري ميگردد كه در نهايت موجب بهبود پيوند مابين ذرات و بهبود خواص مكانيكي، حرارتي ميشود. به منظور بررسي سازوكارهاي چقرمگي و پراكندگي چقرمهكنندهها و نانوذرات اكسيدتيتانيوم در ماتريس اپوكسي، از سطح شكست نمونههاي دمبلي بهينه توسط آزمون ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني ( (FESEMاستفاده شد كه نشاندهنده مكانيسمهايي مانند حفرهزايي، انحراف ترك، كور شدن ترك ميباشد كه اين امر به توزيع تنش موثر و افزايش مقاومت چسب در برابر ترك كمك ميكند. از نتايج حاصل از آزمونها مشخص گرديد كه با افزودن phr10 فنوليك، phr2.5 ذرات هسته-پوسته و phr2 اكسيدتيتانيوم و اكسيدتيتانيوم اصلاح سطحيشده با هيدروكسيدهاي دولايهاي به رزين اپوكسي خواص فيزيكي، مكانيكي نسبت به نمونه خالص بهبود مييابد. با توجه به نتايج حاصل شده از آزمونها، نشان دادهاست كه نمونه حاوي phr2 نانوذرات اكسيدتيتانيوم اصلاح سطحيشده به همراه phr2.5 چقرمهكننده هسته-پوسته به دليل همافزايي بسيار بالاتر، داراي بيشينهترين استحكام برشي، استحكام كششي، مدول و چقرمگي نسبت به اپوكسي خالص ميباشد كه به ترتيب 320%، 192%، 18% و 1050% افزايش يافتهاند. نتايج آزمون TGA نشان ميدهد در نمونه تركيبي اصلاح سطحي شده دماي شروع تخريب حرارتي از 176 به 209 درجه سانتيگراد رسيده كه نسبت به اپوكسي خالص 33 درجه سانتيگراد زغال باقيمانده 40% نسبت به اپوكسي خالص افزايش داشتهاست. در نهايت حضور ذرات هسته-پوسته و نانوذرات اصلاح شده باعث تشديد برهمكنشها و ايجاد فصل مشترك قوي با ماتريس اپوكسي ميشود و به علت پايداري بالاي لايههاي معدني، كند شدن تحرك زنجيرهها و تاخير در اكسيداسيون ماتريس اپوكسي، پايداري حرارتي افزايش مييابد. در نتايج خواص رئولوژيكي نشان داده شدهاست كه نمونه تركيبي با حضور اكسيدتيتانيوم اصلاح سطحيشده و چقرمهكننده هسته-پوسته در كنار هم موجب افزايش چگالي اتصالات عرضي و برهمكنشهاي قوي و ايجاد شبكه كاملتري نسبت به اپوكسي خالص ميگردد. همچنين نقطه ژل، روند كاهشي از 98 به 89.8 درجه سانتيگراد نسبت به اپوكسي خالص نشان داده است كه فرايند واكنش پخت سريع و تشكيل سريعتر مناطق اتصال عرضي را تاييد ميكند.
كليدواژه لاتين
Core-Shell particles , Titanium Oxide nanoparticles , Layer double hydroxides , Epoxy Adhesive
عنوان لاتين
Preparation and investigation of physical and mechanical properties of epoxy-based adhesives containing acrylate core-shell toughening and titanium oxide nanoparticles
گروه آموزشي
مهندسي شيمي
چكيده لاتين
In the present study, a core–shell toughening agent (with a butyl acrylate core and a methyl methacrylate shell) along with titanium dioxide nanoparticles was employed to enhance the mechanical and thermal properties of the final epoxy-based adhesive. With the aim of improving the performance of epoxy adhesives, the effect of titanium dioxide nanoparticles surface-modified by layered double hydroxides (LDHs) was investigated at loadings of 1, 2, and 5 phr. The success of the surface modification was evaluated through Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), while Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) and Ultraviolet–Visible (UV–Vis) spectroscopy were applied to confirm the presence of LDH constituent elements on the nanoparticle surface and to further support the FTIR findings. In addition, X-ray Diffraction (XRD) analysis was conducted to examine crystalline characteristics and interlayer spacing, and the results revealed that surface modification led to the appearance of diffraction peaks at lower angles, indicating increased crystallinity and enlarged interplanar distances, which ultimately improved interfacial bonding and enhanced mechanical and thermal properties. To investigate the toughening mechanisms and the dispersion of both the toughening agent and titanium dioxide nanoparticles within the epoxy matrix, the fracture surfaces of optimized dumbbell-shaped specimens were examined using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), revealing mechanisms such as cavitation, crack deflection, and crack blunting that contribute to effective stress distribution and improved crack resistance. The experimental results demonstrated that incorporation of 10 phr phenolic modifier, 2.5 phr core–shell particles, and 2 phr titanium dioxide nanoparticles, particularly those surface-modified with LDHs, significantly improved the physical and mechanical properties compared to neat epoxy resin. Among the formulations, the sample containing 2 phr surface-modified TiO₂ nanoparticles together with 2.5 phr core–shell toughener exhibited the highest synergistic effect and achieved maximum lap shear strength, tensile strength, modulus, and toughness relative to pure epoxy, with increases of 320%, 192%, 18%, and 1050%, respectively. Thermogravimetric analysis (TGA) results indicated that the onset decomposition temperature increased from 176°C to 209°C, representing a 33°C improvement compared to neat epoxy, while the char residue increased by 40%. Ultimately, the presence of core–shell particles and surface-modified nanoparticles intensified interfacial interactions and created a stronger interface with the epoxy matrix, and due to the high stability of the inorganic layers, restricted chain mobility, and delayed oxidation of the epoxy matrix, thermal stability was significantly enhanced. Rheological results further revealed that the combined incorporation of surface-modified TiO₂ nanoparticles and the core–shell toughener increased crosslink density and strong interactions, resulting in a more developed network structure compared to neat epoxy, while the gel point decreased from 98°C to 89.8°C, confirming an accelerated curing reaction and faster formation of crosslinked regions.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
161469
نويسنده