بهینه سازی شرایط پخت و اثر مقدار نرم کننده بر خواص مکانیکی و گرمایی رزین اپوکسی

سامانه های اپوکسی (EP) به دلیل خواص منحصر به فرد فیزیکی و شیمیایی از پر مصرف ترین رزین ها در صنایع مختلف از جمله پوشش دهی، تجهیزات الکترونیک و قطعات کامپوزیتی در جهان هستند. با وجود کاربرد گسترده، اپوکسی ها به دلیل داشتن ساختار بی شکل، چقرمگی ضعیف تری نسبت به پلیمرهای گرمانرم نیمه بلوری نشان می دهند. عوامل بسیاری از جمله مقدار فاز نرم کننده، دما و زمان پخت بر خواص مکانیکی رزین اپوکسی اثر معناداری دارند. در این پژوهش، اثر سه عامل مقدار پلی یورتان (A)، دما (B) و زمان پخت (C) بر خواص مکانیکی و ساختار مولکولی رزین اپوکسی بررسی شده است.

برای بهینه سازی خواص مکانیکی این کامپوزیت ها از روش پاسخ سطح، طرح مرکب مرکزی (RSM/CCD) استفاده شد. خواص مکانیکی شامل استحکام نهایی و درصد ازدیاد طول تا پارگی با آزمون کشش به دست آمد. همچنین، خواص گرمایی همچون دمای انتقال شیشه ای (Tg) و مدول ذخیره با آزمون دینامیکی-مکانیکی گرمایی (DMTA) مطالعه شد. در نهایت، از شبیه سازی دینامیک مولکولی برای تعیین اثر دمای تاب کاری بر انرژی برهم کنش میان اپوکسی و پلی یورتان استفاده شد. همچنین، ساختار شیمیایی کامپوزیت های اپوکسی-پلی یورتان با آزمون های پراش سنجی پرتو X، طیف نمایی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) با پاشنده انرژی پرتو X و بازتاب نفوذی (DRS) مشخص شد.

نتایج نشان داد، دمای انتقال شیشه ای و خواص مکانیکی در رزین اپوکسی به شدت به دمای پخت و مقدار فاز نرم کننده وابسته است. همچنین، مقادیر مطلوب پارامترهای A ،B و C برای داشتن حداکثر استحکام کششی به ترتیب %4 وزنی، 100 درجه سلسیوس و 2.4h به دست آمد.