بهینه‌سازی شرایط پخت و اثر مقدار نرم‌کننده بر خواص مکانیکی و گرمایی رزین اپوکسی

فرضیه: سامانه‌های اپوکسی (ep) به‌دلیل خواص منحصر به‌فرد فیزیکی و شیمیایی از پر مصرف‌ترین رزین‌ها در صنایع مختلف از جمله پوشش‌دهی، تجهیزات الکترونیک و قطعات کامپوزیتی در جهان هستند. با وجود کاربرد گسترده، اپوکسی‌ها به‌دلیل داشتن ساختار بی‌شکل، چقرمگی ضعیف‌تری نسبت به پلیمرهای گرمانرم نیمه‌بلوری نشان می‌دهند. عوامل بسیاری از جمله مقدار فاز نرم‌کننده، دما و زمان پخت بر خواص مکانیکی رزین اپوکسی اثر معناداری دارند. در این پژوهش، اثر سه عامل مقدار پلی‌یورتان (a)، دما (b) و زمان پخت (c) بر خواص مکانیکی و ساختار مولکولی رزین اپوکسی بررسی شده است.روش‌ها: برای بهینه‌سازی خواص مکانیکی این کامپوزیت‌ها 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 به‌دست آمد. همچنین، خواص گرمایی همچون دمای انتقال شیشه‌ای (tg) و مدول ذخیره با آزمون دینامیکی-مکانیکی گرمایی (dmta) مطالعه شد. در نهایت، از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای تعیین اثر دمای تاب‌کاری بر انرژی برهم‌کنش میان اپوکسی و پلی‌یورتان استفاده شد. همچنین، ساختار شیمیایی کامپوزیت‌های اپوکسی-پلی‌یورتان با آزمون‌های پراش‌سنجی پرتو x (xrd)، طیف‌نمایی زیرقرمز تبدیل فوریه (ftir)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (sem) با پاشنده انرژی پرتو x (sem/edx) و بازتاب نفوذی (drs) مشخص شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد، دمای انتقال شیشه‌ای و خواص مکانیکی در رزین اپوکسی به‌شدت به دمای پخت و مقدار فاز نرم‌کننده وابسته است. همچنین، مقادیر مطلوب پارامترهای b ،a و c برای داشتن حداکثر استحکام کششی به‌ترتیب %4 وزنی 100°c و 2.4h به‌دست آمد.

Optimization of Curing Conditions and Effect of Plasticizer Amount on the Mechanical and Thermal Properties of Epoxy Resin

Hypothesis: Epoxy (EP) systems, due to their unique physical and chemical properties, are one of the most widely used resins in various industries including coatings, electronic equipment and composite components in the world. Despite this widespread use, epoxies exhibit weaker toughness properties than semicrystalline polymers due to their amorphous structure. Many factors such as the amount of softening phase, temperature, and time have a significant effect on the mechanical properties of this resin. Thus, we investigated the effect of three factors including polyurethane content (A), curing temperature (B) and time (C) on the mechanical properties and molecular structure of epoxy resin.Methods: Response surface methodology/central composite design (RSM/CCD) was used to optimize the mechanical properties of these composites. The mechanical properties such as ultimate tensile strength and elongationatbreak of the samples were obtained by tensile test. Furthermore, the thermal properties such as glass transition temperature (Tg) and storage modulus were measured by a dynamic mechanical thermal analysis (DMTA). Ultimately, a molecular dynamics simulation was used to determine the effect of annealing temperature on the interaction energy between the epoxy and polyurethane. In this respect, the chemical structure of the EP/PU composites was characterized by Fouriertransform infrared spectroscopy (FTIR), Xray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), UVVis diffuse reflection (DRS) and thermogravimetric analysis (TGA).Findings: The results showed that the Tg and mechanical properties of EP resin strongly depended upon cure temperature and plasticizer phase. The optimal values of parameters A, B and C for maximum tensile strength were 4% by weight, 100°C and 2.4 h, respectively.