عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص حرارتی، مکانیکی و آبگریزی کامپوزیت های اپوکسی / سیلیکا ایروژل
- رشته تحصیلی
- مهندسی پلیمر - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1704.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73152;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1704.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73152
- تاریخ دفاع
- ۳۰ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- خسرو مقصودی
- استاد راهنما
- سیامک مطهری مقدم
- چکیده
- در این پژوهش، کامپوزیت‌های اپوکسی/ سیلیکا ایروژل با درصدهای وزنی متفاوت سیلیکا ایروژل (5/0، 1، 5/1، 2، 5/2 و 3) تولید شدند. اپوکسی و سیلیکا ایروژل آب‌گریز استفاده‌شده هر دو تولید داخل کشور بودند. اپوکسی یکی از پرمصرف‌ترین رزین‌های گرماسخت است که خواص صنعتی مطلوبی نیز دارد. از طرفی سیلیکا ایروژل به دلیل خواص و سهولت تولید، یکی از ایروژل های بسیار پرمصرف و موردتوجه می‌باشد. دستیابی به کامپوزیت‌هایی عاری از حباب هوا از اهداف اولیه تولید این کامپوزیت‌ها بود. روش‌های گوناگونی جهت تولید یک کامپوزیت یکدست و عاری از حباب هوا مورد امتحان قرار گرفتند که درنهایت در فرآیند تولید کامپوزیت‌ها از همزن مکانیکی و آون خلأ استفاده شد. پس از ساخت، کامپوزیت‌ها تحت آزمون‌های متفاوت فیزیکی، مکانیکی، حرارتی و آبگریزی قرار گرفتند. با استفاده از پیکنومتر، چگالی کامپوزیت‌ها اندازه گرفته شد و مشخص شد که با افزایش سیلیکا ایروژل، چگالی نمونه‌ها کاهش یافته است. سیلیکا ایروژل رفتار شکننده رزین اپوکسی را به چقرمه تغییر داد به‌گونه‌ای که نمودارهای تنش-کرنش یک ناحیه تسلیم نشان می‌دهند. بعلاوه، میزان چقرمگی کامپوزیت‌ها، که از سطح زیر منحنی‌های کشش به دست آمده است، به‌طور محسوسی افزایش می‌یابد. بیشترین چقرمگی مربوط به کامپوزیت حاوی 1% وزنی سیلیکا ایروژل است. هرچند کامپوزیت‌های با درصدهای بالاتر سیلیکا ایروژل نیز میزان چقرمگی مطلوبی از خود نشان می‌دهند. مقادیر ضریب هدایت حرارتی کامپوزیت‌ها نشان از افت چشمگیر ضریب هدایت حرارتی دارد، که این درواقع نشان می‌دهد که سیلیکا ایروژل توانسته است کامپوزیت‌های اپوکسی را عایق حرارتی کند. آزمون‌های وزن سنجی حرارتی هم نشان‌دهنده افزایش پایداری کامپوزیت‌های حاوی درصدهای بالای سیلیکا ایروژل است. یکی از مهم‌ترین اهداف این پژوهش، افزایش خواص آبگریزی اپوکسی بوده است. دو آزمون اندازه‌گیری زاویه تماس قطره آب و اندازه‌گیری میزان جذب آب نشان داده‌اند که کامپوزیت‌های حاوی بیش از 2% وزنی سیلیکا ایروژل به میزان مطلوبی آب‌گریز شده‌اند. به‌گونه‌ای که کامپوزیت حاوی 3% وزنی سیلیکا ایروژل آب‌گریز در حدود 50% آب کمتری در مقایسه با اپوکسی خالص جذب می‌کند.
- Abstract
- In present study, the epoxy/silica aerogel composites varied in silica aerogel contents (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 and 3) were produced. The epoxy and hydrophobic silica aerogel were both manufactured in Iran. The epoxy resin is one of the most common thermoset resins with desirable industrial properties. On the other hand, the silica aerogel is one the most attractive aerogels due to its properties and ease of production. The production of degassed composites is one of the main purposes in this work. Different methods have been examined to achieve a degassed and homogeneous composite and finally a mechanical mixer and a vacuum oven have been used. After the production, various physical, mechanical, thermal and hydrophobic tests have been carried out. The composites’ density has been evaluated using a pycnometer and it has been cleared that the densities decreased with increase in silica aerogel contents. The silica aerogel has changed the brittle behavior of the epoxy to a tough behavior so that the stress-strain curves showed a yield region. Moreover, the composites’ toughness which have been obtained by calculating the area under the tensile curves increased dramatically. The maximum toughness has happened in the composites with 1 wt.%. However, the composites with higher silica aerogel contents showed also acceptable toughness. The thermal conductivity coefficient of the composites considerably decreased with silica aerogel content. Actually, the silica aerogel particles made the epoxy composites thermal insulation. Thermogravimetric analysis showed the increase in the thermal stability of the composites. One of the most important purposes in this investigation was the improvement of hydrophobicity of the composites by the hydrophobic silica aerogel. The contact angle and water uptake tests showed that the composites with more than 2 wt.% are considerably hydrophobic so that the composite with 3 wt.% silica aerogel absorbs 50% less water than the pure epoxy resin.
