رابطه ساختار خواص رزین‌های اپوکسی سیکلوآلیفاتیک: نقش حلقه کربنی اپوکسید شده در افزایش خواص مکانیکی

ساختار سیکلوآلیفاتیک در رزین‌های اپوکسی می‌تواند موجب بهبود خواص شیمیایی، فیزیکی، مکانیکی و الکتریکی ‌شود. به منظور بررسی این موضوع از دو رزین اپوکسی سیکلوآلیفاتیک دی‌گلیسیدیل 4 سیکلوهگزن 1،2 دی‌ کربوکسیلات (دوعاملی) و دی‌گلیسیدیل 5،4 اپوکسی سیکلوهگزان 2،1 دی کربوکسیلات (سه عاملی) استفاده شد و سپس خواص آنها با رزین اپوکسی تجاری بیس‌فنول (dgeba) که دارای ساختار آروماتیک است، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. هر سه رزین اپوکسی با عامل پخت متافنیلن دی‌آمین (m pda) پخت شدند و خواص رزین‌های پخت‌شده با آنالیزهای dsc، dmta و خمش سه نقطه‌ای مورد بررسی قرار گرفت. باتوجه به نتایج بدست‌آمده، استحکام و مدول خمشی و استحکام برشی بین‌لایه‌ای (ilss) نمونه بیس‌فنول به ترتیب 60، 2600 و mpa116 بدست آمد. رزین اپوکسی سیکلوآلیفاتیک دو عاملی، صرفا بخاطر پیوندهای هیدروژنی گروه‌های استری، افزایش خواص محدودی دارد (59، 3700 و mpa23) و ساختار سیکلوآلیفاتیک آویزان در شبکه سهم چندانی در افزایش خواص ندارد. در حالی رزین اپوکسی سه عاملی علاوه بر نقش پیوندهای هیدروژنی گروه‌های استری، به دلیل قرار گرفتن صحیح ساختار سیکلوآلیفاتیک در شبکه پخت‌شده و دانسیته اتصالات عرضی بالاتر، دارای خواص منحصربه‌فردی می‌باشد. ساختار سیکلوآلیفاتیک اگر با چهار پیوند در شبکه پلیمری قرار بگیرد، از طریق تغییر کانفورماسیون بین فرم‌های قایق و صندلی و یا کشیده‌شدن آن، انرژی‌های خارجی وارد شده به سیستم را تلف می‌کند و با افزایش انرژی شکست، مانع از شکست ترد رزین پخت‌شده می‌شود. استحکام و مدول خمشی و استحکام برشی بین‌لایه‌ای اپوکسی سیکلوآلیفاتیک سه‌عاملی به ترتیب 82، 4300 و mpa173 بدست آمد که حدود 35، 70 و 50 درصد نسبت به رزین اپوکسی بیس‌فنول بهبود نشان می‌دهد.

structure property relationship of cycloaliphatic epoxy resins: the role of epoxidized aliphatic ring in increasing mechanical properties

cycloaliphatic structure in epoxy resins can improve chemical, physical, mechanical and electrical properties. in order to investigate this issue, two cycloaliphatic epoxy resins, (bi functional) and (tri functional) were used and then their properties were investigated and compared with dgeba epoxy resin which has an aromatic structure. all three resins were cured with m phenylenediamine and the properties of the cured resins were analyzed by dsc, dmta and three point bending analysis. according to the obtained results, the strength and flexural modulus and ilss of the dgeba sample were 60, 2600 and 116 mpa, respectively. bi functional cycloaliphatic epoxy resin has a limited increase in properties (59, 3700 and 123 mpa) due to the hydrogen bonds of ester groups, and the cycloaliphatic structure hanging in the network does not contribute much to the increase in properties. meanwhile, the tri functional epoxy resin, in addition to the role of hydrogen bonds of ester groups, has unique properties due to the correct placement of the cycloaliphatic structure in the cured network and the higher crosslinking density. if the cycloaliphatic structure is placed in polymer network with four links, through the change of conformation between the boat and chair forms or by stretching it, it dissipates the external energy entered into system and by increasing the fracture energy, it prevents the brittle fracture of cured resin. the strength, flexural modulus and ilss of tri functional cycloaliphatic resin were obtained as 82, 4300 and 173 mpa, respectively, which shows improvement of about 35, 70 and 50% compared to dgeba epoxy resin.