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

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.

2 دانشجوی دکتری، مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهرا ن.

3 دانشیار، مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.

doi
10.22068/jstc.2025.2044201.1903
چکیده

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. 1