عنوان پایان‌نامه
مطالعه سینتیک پخت نانو کامپوزیت های اپوکسی/گرافن و نقش اصلاح سطحی گرافن بر ساز و کار شبکه ای شدن
- رشته تحصیلی
- مهندسی پلیمر - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1633.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70074
- تاریخ دفاع
- ۰۸ تیر ۱۳۹۴
- دانشجو
- میلاد نونهال
- استاد راهنما
- سیدحسن جعفری امان آبادی
- چکیده
- رزین های اپوکسی یکی از مهمترین رزین های ترموست، به دلیل خواص برجسته ، آنها به عنوان ماتریس در مواد کامپوزیت استفاده می شوند. یکی از اساسی ترین مراحل تهیه ی کامپوزیت های بر پایه رزین ترموست ، مرحله ی پخت آن می باشد. لذا دانش دقیق از مکانسیم و سینتیک پخت رزین گامی ضروری در ارزیابی ارتباط نحوه ی فرایند و خواص نهایی برای چنین موادی است. از این رو رفتار پخت کامپوزیت اپوکسی دوعاملی و فیلر های اکسید گرافن و اکسید گرافن اصلاح شده با آمین های آلیفاتیک (دی اتیلن تری آمین و پنتااتیلن هگزامین) توسط آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی غیر همدما مطالعه شد. نتایج نشان داد که حضور فیلر اصلاح شده باعث کاهش پارامتر های سینتیکی اعم از دمای شروع پخت T_ons و دمای پیک گرمازا T_peakمی گردد که بیانگر افزایش سرعت واکنش های اتصال عرضی در مقایسه با فیلر خام است. با توجه به شکل S مانند نمودار های درصد تبدیل واکنش (?)، دیده شد که نحوه ی پخت رزین اپوکسی به صورت اتوکاتالیستی است که این مکانسیم با اضافه شدن فیلر خام و اصلاح شده به سیستم تغییری نمی کند. به طور کل فیلر خام به دلیل ایجاد تجمع ذرات و کاهش تحرک مولکولی گروههای واکنش گر ، اثر تاخیری بر سیستم دارد به عبارتی سیستم را کند می کند، این در حالی است که با اصلاح سطحی فیلر با آمین های آلیفاتیک ، گرافن مانند کاتالیزور عمل کرده و باعث تسهیل واکنش های پخت می گردد. در ضمن در میان فیلر های اصلاح شده، دیده شد که توزیع ضعیف تر گرافن اصلاح شده با آمین کوتاه تر (دی اتیلن تری آمین) در ماتریس از عملکرد آن می کاهد در حالی که فیلر اصلاح شده با پنتا اتیلن هگزامین با ایجاد ممانعت فضایی قابلیت پخش بهتری دارد و می تواند اثر کاتالیستی خود را به خوبی نمایش بدهد. روی هم رفته نتایج بدست آمده از سینتیک پخت، سهم با ارزشی در طراحی فرایند پخت و خواص نهایی آن در ساخت نانوکامپوزیت های بر پایه اپوکسی و گرافن دارد.
- Abstract
- Epoxy resins are the most important thermosets , widely used as composite materials due to their prominent properties. One of the most momentous steps of epoxy composites preparation is the curing process, thus understanding the curing mechanism and kinetics is an essential step in the evaluation of the processing-property relationships of these materials. Therefore, the curing kinetics of diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA) epoxy composites prepared by incorporating pristine graphene oxide (GO) and aliphatic amines (DETA and PEHA) functionalized graphene oxide were studied by means of non-isothermal differential scanning calorimetry (DSC) carried out at four heating rates. Loading of modified fillers in epoxy matrix resulted in the decrease of exothermic peak temperature (T_peak) and onset of cure temperature (T_ons) at all heating rates, corroborating the enhanced curing reactions when compared to the pristine GO filled resin. Furthermore, the addition of all fillers increased the overall released heat (??H?_?), indicating that the fillers participated in the cross-linking reactions. With respect to the fractional conversion diagrams , since the curves present sigmoidal trend, thus epoxy resin and its composites have an autocatalytic cure kinetics, on the other hand the presence of filler does not change the cure mechanism of epoxy resin. The results demonstrate that the presence of pristine graphene oxide results in retardation effect on the cure reaction of epoxy resin due to reduction of the reactive species mobility, however the amine functional groups on the surface of modified GO act as catalysts and facilitate the cross-linking reactions. Meanwhile, the aggregation in the more poorly dispersed GO-DETA/epoxy system resulted in less surface area in contact with the resin, hence less of a catalytic effect in comparison with PEHA-modified GO based composite.Altogether, the obtained results of the curing kinetics will form a valuable contribution to the design of improved cure cycles for manufacturing of nanocomposite materials with a epoxy resin and graphene.
