Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Masoomi,Roohollah Bagheri
محمود معصومی (استاد مشاور) روح اله باقری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Gholam reza Gerami
غلامرضا گرامی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Investigation of cure kinetics of epoxy resin / Nadic methyl anhydride / Dicyandiamide at varius molar ratios by Differential Scaning Calorimetry(DSC) and study of mechanical properties of a typical Epoxy system/glass faiber composite
Epoxy resins have been used for many applications in composite industry .There are different curing systems to use for preparation of composites,and the effect of these systems are interested to researchers .In this research cure of an Epoxy resin type with two hardeners "nadic methyl anhydride " and " dicyandiamide" with different combining percentages has been studiesusing a Differential scanning calorimetry (DSC).Curing kinetics were examined in isothermal and dynamic conditions.DSC thermograms of all samples indicated that increasing molar percentage ratios (anhydride/dicy) caused reduction of enthalpy of the reaction.If the molar ratio increase over 40% another exothermic peack belonging to the effect of anydride appeared in the thermographs.Thusthe best molar ratio of the curing agents (in term of enthalpy) was 40% which was examined in an isothermal condition in the range of 130,135,140 and 145 °C .From the obtained thermograms by using a "reduced plot" method conversion-dependt function of the samples was determined.Activation energy of the samples was calculated using this function.The amount of activation energy (E a ) and pre-exponential factor (A) were 89.3 kJ/mol and 1.2 × 10 +9 1/sec, respectively.Also the reaction orders were m=0.7 and n=2.3.Curing analysis of this sample (molar ratio 40%) using dynamic DSC experiments with heating rates 2.5,5,10,15 and 20°C/min, were done by Kissinger, Ozawa methods to determine kinetic parameters.Activation energy was obtained with Kissinger and Ozawa methods ,85.32 and 88.02 kJ/mol respectively.Also pre-exponential factorswere3.35 × 10 +8 and 7.4 × 10 +8 1/sec respectively.The order of curing reaction ramained almost constant.Thus, the effect of the heating rate on the reaction orders was not significant and the overall reaction order under both isothermal and dynamic conditions was the same (m+n=3.3).Mechanical properties of the selected sample (molar ratio 40%) compared with a reference sample(without anhydride) were measured.Young modulus of the sample increased 19% while tensile strenght remained constant.Flexural strength and flexural modulus increased 34% and 9%. respectively.Also, one of the most important property of thecomposites , inter laminar shear strength , increased about 26%. Keywords: Cure kinetic, Epoxy resin, Nadic methyl anhydride, Dicyandiamide, Composite, Mechanical properties
رزین های اپوکسی اغلب در ساخت محصولات مختلف کامپوزیتی استفاده می‌شوند. سامانه های پخت متعددی برای تهیه این کامپوزیت ها تاکنون به کار رفته است و تا به امروز اثر چنین سامانه هایی مورد توجه پژوهشگران قرار دارد.در این پ‍‍ژوهش پخت یک نوع رزین اپوکسی با مخلوط دو عامل پخت نادیک متیل انیدرید و دی سیان دی آمید باترکیب درصدهای مختلف (تعداد 12نمونه) با روش گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) مورد بررسی قرار گرفت. سینتیک پخت به دو روش همدما و دینامیک بررسی شد و عوامل سینتیکی با هر دو روش تعیین گردید. در بخش اول ارزیابی گرمایی(تمام نمونه ها) مشخص شد افزایش درصد مولی انیدرید موجب کاهش ، گرمای واکنش می شود. بهترین ترکیب درصد انیدرید در رزین از نظر گرمای واکنش (40%) انتخاب شد.در بخش دوم این نمونه مورد ارزیابی گرمایی قرار گرفت. در آزمایش‌های همدما در محدوده °c 145-130 ،با استفاده از یک روش "منحنی کاهش یافته" ، که در آن ثابت سرعت واکنش وابسته به دما به طور تحلیلی از داده های آزمایشگاهی همدما استخراج شده، برای تعیین مشخصات تابع وابسته به دما استفاده شد. انر‍ژ‍ی فعال سازی به دست آمده(از این تابع) با مقدار به دست آمده از روش" تبدیل ثابت" مقایسه شد. انرژی فعال سازی و مشخصه پیش نمایی(فرکانس برخورد) برابر (kJ/mol) 3/89 = E a و Sec -1 9+ 10×2/1 =A و درجات واکنش به صورت 7/0 = m و3/2 = n به دست آمد.ارزیابی گرمایی پخت نمونه به روش دینامیک در سرعت های گرما دهی 5/2، 5، 10، 15 و °C/min20 هم انجام شد و از دو روش کیسینجر و ازاوا برای تعیین عوامل سینتیکی استفاده شد. کمترین انرژی فعال سازی به روش کیسینجر(kJ/mol)32/85 = E a و بیشترین مقدار به روش ازاوا (kJ/mol)02/88 = E a حاصل شد. مشخصه پیش نماییA از مقدار (sec -1 ) 8+ 10 × 35/3 تا (sec -1 ) 8+ 10 × 4/7 تغیییر داشت. تغییرات درجات واکنش پخت با تغییر سرعت گرما دهی قابل توجه نبود. در هر دو روش مورد استفاده ، درجه کلی واکنش برابر 3/3 = m+n به دست آمد. در بخش سوم خواص مکانیکی سامانه فوق مورد ارزیابی قرار گرفت و ملاحظه شد با افزایش 40 درصد مولی نادیک متیل انیدرید نسبت به دایسی مدول یانگ حدود 19 درصد افزایش می یابد، ولی مقدار استحکام کششی تغییر چندانی نداشت.استحکام خمشی حدود 34 درصد و مدول خمشی حدود 9 درصد افزایش پیدا کرد. همچنین یکی از عوامل مهم در سنجش زمینه کامپوزیت ، یعنی استحکام برشی بین لایه ای افزایش حدود 26 درصدی داشت. کلمات کلیدی: 1-سینتیک پخت 2-رزین اپوکسی 3-عامل پخت دایسی 4-عامل پخت نادیک متیل انیدرید 5- کامپوزیت 6-خواص مکانیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی