عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص دی الکتریک چسب های اپوکسی حاوی ذرات کربن نانو تیوب چند دیواره
- رشته تحصیلی
- نانوشیمی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: ۴۶۴۶;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51869
- تاریخ دفاع
- ۲۳ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- زهرا امیرسرداری
- استاد راهنما
- سپیده خوئی
- چکیده
- نانوذرات کوپلیمر متیل¬متاکریلات-بوتیل¬اکریلات(MMA-BA) در دو اندازه ذره، نانوذرات هسته-پوسته (متیل-متاکریلات-بوتیل¬اکریلات)/گلیسیدیل¬متاکریلات (/GMA(MMA-BA)) با دو دمای انتقال شیشه¬ای متفاوت و نانوذرات¬ هیبریدی هسته-پوسته (متیل¬متاکریلات-بوتیل¬اکریلات)/گلیسیدیل¬متاکریلات حاوی کربن¬نانوتیوب-چنددیواره(MWCNT) از طریق پلیمریزاسیون امولسیونی تهیه شدند و سپس از نانوذرات هسته-پوسته تصاویر TEM با امکان تشخیص مورفولوژی و اندازه ذرات تهیه گشت و با استفاده از طیف سنجی FT-IR مورد شناسایی قرار گرفتند، در نهایت اندازه ذرات با استفاده از تفکیک تفرق نوری و دمای انتقال شیشه¬ای آن¬ها با دستگاه حرارت سنجی روبشی تفاضلی مورد اندازه¬گیری قرار گرفت. در مرحله¬ی بعد، نانوذرات در N,N-دی¬متیل¬استامید (DMAc) توزیع گشته و بعد از حذف آب، توسط امواج پالسی اولتراسونیک به صورت سوسپانسیون درآمد. سپس سوسپانسیون¬هایی با درصدهای مختلفی از نانوذرات در رزین اپوکسی دی¬گلیسیدیل¬اتر بیس فنول A تهیه شدند و در ادامه حذف حلال با استفاده از سیستم خلاء انجام شد و پس از افزودن پیپیریدین به عنوان عامل پخت و طی پروسه پخت حرارتی، نانوکامپوزیت¬ها، از طریق طیف FT-IR مورد شناسایی قرار گرفتند. پایداری حرارتی نانوکامپوزیت¬ها با استفاده از TGA مورد مطالعه قرار گرفت و استفاده از DSC جهت تعیین مقدار انعطاف پذیری برای تعیین Tg سیستم¬ها به عنوان فاکتور مهمی در چسبندگی مورد بررسی قرار گرفت. از بررسی تست Lab Shear Strength(LSS) جهت مطالعه خواص چسبندگی نانوکامپوزیت¬ها و اثر میزان چسبندگی نانوذرات در ماتریس روی سطح فلزی آلومینیم، مس و استیل استفاده شد و در نهایت به منظور بررسی مکانیسم چقرمگی نانوذرات در رزین اپوکسی به عنوان ماتریس، سطوح قطعات فلزی جداشده با استفاده از SEM مورد مطالعه قرار گرفتند. فیلم نانوذرات و نانوکامپوزیت¬ها در تعیین مقدار هدایت الکتریکی، ثابت دی¬الکتریک حقیقی، موهومی و تانژانت اتلاف در فرکانس¬های و دماهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصله از بررسی¬های به دست آمده نشان داد که سیستم¬های اپوکسی¬ اصلاح شده با 20% وزنی از هر نوع نانوذرات، دارای ماکزیمم میزان چسبندگی هستند. با افزایش نانوذرات به میزان بیش از 20% وزنی به ماتریس، قدرت چسبندگی به علت خیس کنندگی نامناسب سطوح کاهش می¬یابد. همچنین مقدار پایداری حرارتی نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات هیبریدی نسبت به دیگر نانوکامپوزیت¬های مورد بررسی بیشترین مقدار را دارا می¬باشد. مقدار هدایت الکتریکی، ثابت دی¬الکتریک حقیقی و موهومی فیلم نانوذرات هیبریدی هسته-پوسته (متیل¬متاکریلات-بوتیل-اکریلات)/گلیسیدیل¬متاکریلات حاوی کربن¬نانوتیوب¬چنددیواره نسبت به همین ذرات بدون کربن¬نانوتیوب¬چنددیواره افزایش چشم¬گیری نشان داد، این افزایش در سیستم¬های کامپوزیتی آن با افزایش از 10 تا 30 درصد وزنی نیز دیده شد.
- Abstract
- Copoly(methyl methacrylate-butyl acrylate) (MMA-BA) nanoparticles with two different particle sizes, the core-shell morphology of (methyl¬ methacrylate-butyl acrylate)/(glycidyl methacrylate) (MMA-BA)/(GMA) with two different glass transition temperatures and the core-shell morphology of (methyl¬ methacrylate-butyl acrylate)/(glycidyl methacrylate) (MMA-BA)/(GMA) hybrid nanoparticles consisting of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) were prepared using emulsion polymerization. The transmission electron microscopy (TEM) images from core-shell nanoparticles prepared with examining of morphology and size of particles and FT-IR spectroscopy was used to characterize their structure. Finally, DLS analysis for determining the size of nanoparticles and DSC analysis for setting of glass Transition temperatures were used. The mentioned nanoparticles were dispersed in DMAc and after removing of water, a stable suspension was formed by pulsy ultrasonic wave. The suspension was directly added in epoxy resin and thereafter, removing of solvent was done by vacuum system. After adding piperidine as curing agent, the prepared nanocomposites were thermally cured. For characterization of nano-structured epoxy resins, FT-IR spectroscopy was recorded. Thermal Gravimetry Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) instrument were applied to evaluate the thermal stability, thermal properties of polymeric nanocomposites and their effect on the adhesion strength. For determination of adhesion strength of nanocomposites and adhesion effect of nanoparticles in epoxy matrix on the aluminium, copper and steel surfaces Lab Shear Strength (LLS) test was carried out. In order to find the toughening mechanism of nanoparticles in the epoxy, fracture surfaces were observed using Scanning Electron Microscopy (SEM). The film of nanoparticles and nanocomposites was prepared for determining the electrical conductivity, real and imaginary dielectric and loss tangant values at different concentrations, temperatures and frequencies. The experimental results show that the modified epoxy systems with 20 wt% of nanoparticles have the maximum adhesion strength and the strength is decreased if more than this value of nanoparticles is added. Also, the thermal stability of the nanocomposite with hybrid nanoparticles is more than the other ones. In addition, the electrical conductivity, the real and the imaginary parts of the permittivity of core-shell/MWCNT nanoparticles and nanocomposites having MWCNT is significantly more than the case without MWCNT.
