بررسی رفتارشبکه ای‌شدن نانوچندسازه های برپایه اپوکسی حاوی ‏نانوذره های سیلیکا اصلاح‌شده با گروه های پرشاخه آمین

این مطالعه به بررسی تاثیر افزایش نانوذره های سیلیکای عامل‌دارشده بر رفتار پخت نانوچندسازه‌های اپوکسی می‌پردازد. نانوسیلیکا ابتدا با روش استوبر تهیه، و سپس از راه پیوند گروه های هیدروکسیل سطح به سیلان، اصلاح شد. در ادامه آزمایش ها، گلوتاردی آلدهید به گروه های سیلان سطح نانوذره های اصلاح شده متصل شد. در مرحله بعدی گروه های عاملی پلی اتیلن‌ایمین پرشاخه به سطح نانوذره ها متصل شد. نانوذره های به دست‌آمده با میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) مشخصه یابی و پیوند گروه های عاملی با سطح با طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (ftir) و نیز تجزیه وزن‌سنجی گرمایی (tga) بررسی شد. نتیجه ها نشان دهنده اصلاح موفقیت آمیز سطح نانوذره ها و نیز تولید نانوذره های سیلیکا با ابعاد حدود 50 و 70 نانومتر در حالت خالص و اصلاح‌ شده بوده است. همچنین، افزایش قابل‌توجهی در گرمای واکنش پخت با افزودن نانوسیلیکا اصلاح‌شده با پلی اتیلن ایمین مشاهده شد که نشان داد گروه های آمین و هیدروکسیل در سیلیکای اصلاح‌شده، به صورت موثر در واکنش پخت شرکت کرده و موجب آسانی پخت اپوکسی/آمین شدند. افزودن 0.1 درصد وزنی نانوسیلیکا خالص و اصلاح سطح شده، موجب افزایش دمای انتقال شیشه ای اپوکسی شد. این افزایش برای سامانه اپوکسی حاوی نانوذره های سیلیکا اصلاح شده با پلی اتیلن‌ایمین (pei) از 82 به 84.7 درجه سلسیوس بوده است. این مطالعه نشان می‌دهد که نانوذره های سیلیکا اصلاح‌شده می‌توانند بهبود قابل‌توجهی در ویژگی گرمایی و مکانیکی نانوچندسازه‌های اپوکسی ارائه دهند. این یافته‌ها بهبود فرایندهای پخت و افزایش کارایی مواد نانوچندسازه‌ای را نشان می‌دهند.

assessing the crosslinking behavior of epoxy-based nanocomposites containing silica ‎nanoparticles modified by highly-branched amine groups

the aim of this research was to study the effect of incorporation of functionalized silica nanoparticles on the curing behavior of the epoxy-based nanocomposites. thus، first nanosilica was prepared by using stober method and then modified by attaching surface hydroxyl groups to silane. glutardialdehyde was also attached as well. it was followed by attachment of highly branched polyethyleneimine (pei) to the surface of the nanoparticles. the resulting structures were characterized using transmission electron microscopy (tem)، fourier transform infrared (ftir) spectroscopy، and thermogravimetric analysis (tga). the results showed that spherical silica nanoparticles with size of 50 (bare) and 70 nm (surface-modified) were successfully synthesized. the amine and hydroxyl groups in modified silica structures actively participated in curing process and facilitated the curing mechanism of epoxy/amine system. addition of silane-modified nanoparticles increased the activation energy، while application of pei-modified nanosilica improved the density of the epoxy network. due to the increase of viscosity of the system، the activation energy of epoxy system was also increased. addition of 0.1 wt.% pure and surface-modified nanosilica also increased the glass transition temperature values from 82 to 84.7 ºc for pei-modified silica nanoparticles. this study showed that modified silica nanoparticles could provide significant improvement in thermal and mechanical properties of epoxy nanocomposites. these findings showed the improvement of the baking processes and increase the efficiency of nanocomposite materials.