Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Dinari,Sedigheh Borhani,Ali Zadhosh
محمد دیناری (استاد مشاور) صدیقه برهانی (استاد راهنما) علی زادهوش (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sayed Ali Mirmohammad Sadeghi
سیدعلی میرمحمدصادقی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Fabrication, characterization and investigation of self-healing performance of core-shell nanofiber containing epoxy and mercaptan in epoxy matrix
In this research, nanofibers were used as container of healing agent. Therefore, PAN solution with concentration of 10, 11, 12 and 13 wt% were prepared. In order to prepare polymer blend solution of PAN-epoxy to produce core-shell nanofibers by a single nozzle, the epoxy resin was directly added to each PAN solution in a way that the weight ratio of the epoxy resin and PAN were 0.2, 1 and 1.5. Similar to the PAN-epoxy-solution, mercaptan was added to prepare PAN solutions. Core-shell nanofibers containing epoxy and mercaptan as healing agent and its hardener were electrospun using single nozzle electrospinning. Extraction results showed that maximum loading was obtained for epoxy or mercaptan to PAN weight ratio of 1. FESEM images illustrated that electrospun nanofibers were uniform without beads. TEM images confirmed the formation of electrospun core-shell nanofibers. The absence of any chemical reactopn between epoxy resin or mercaptan with PAN was showed by FTIR analysis. TGA is conducted in order to strudy the thermal stability of core-shell nanofibers. Also, due to increasing temperature during TGA analysis, the weight change of core-shell nanofibers could be used to calculate the amount of epoxy resin and mercaptan stored in electrospun nanofibers. Dynamic and isothermal DSC analysis were performed with the aim of monitoring the self-healing process of the system. Also, self-healing interaction was studied by mechanical properties of electrospun nanofibers. Three-point bending tests were performed in order to study the self-healing performance of hybrid mat. The composites containing hybrid nanofibers was decreased only about 6% of normalized modulus after 4 bending cycles which could demonstrate the effect of hybrid mat to heal the damaged composite. Dynamic DSC analysis were conducted immediately after each three-point bending cycle of composite containing hybrid core-shell nanofibers mat. The exothermic peak centered about 64 °C showed self-healing reaction of healing agent. Extraction method, FTIR analysis and three-point bending test were performed in order to study the stability of core materials. The results of loading content for epoxy and mercaptan were 19 wt% and 25.7 wt%, respectively. After 8 months, about 0.9 wt% for epoxy resin and 1.3 wt% for mercaptan were reduced. According to FTIR results, 8 months later, the intensity ratio of –C-O-C to -C?N has reduced about 5%. In the same time, 23% of the peak intensity ratio of –SH to -C?N has decreased. Three-point bending tests were performed for similar specimens as produced, 4 months and 8 months later. The results showed that nanofibers are considered as a suitable container to encapsulate healing agent for a long time.
کامپوزیتهای پلیمری دارای کاربردهای وسیعی در صنایع حمل و نقل، صنایع نظامی، وسایل ورزشی، الکترونیکی و غیره میباشند. یکی از مشکلات استفاده از این کامپوزیتها، شکننده بودن آنها است که منجر به ایجاد ریز ترکهایی درون ساختار کامپوزیت میگردد و شکست کامپوزیت را به دنبال دارد. از این رو خود ترمیم شوندگی یک خصلت بسیار مطلوب و مهم برای ساختارهای مهندسی به ویژه کامپوزیتهای پلیمری گرماسخت محسوب میشود. در این پژوهش از مخزنهای نانولیفی جهت نگهداری موادترمیمکننده استفاده شد. در این راستا محلولهای 10 ، 11 ، 12 و 13 درصد وزنی/ وزنی پلی)اکریلونیتریل( / دی متیل فرمآمید تهیه شدند. به منظور تولید نانوالیاف پوسته- مغزی، رزین اپوکسی به محلول پلی)اکریلونیتریل( به گونهای اضافه گردید که نسبت وزنی اپوکسی به پلی)اکریلونیتریل( برابر با 2 / 0 ، 1 و 5 / 1 شدند. همچنین مرکاپتان نیز با همین نسبتهای وزنی به محلول پلی)اکریلونیتریل( اضافه شد. با استفاده از دستگاه الکتروریسی تک نازل نانوالیاف پوسته مغزی حاوی اپوکسی به عنوان ترمیم کننده و نانوالیاف پوسته مغزی حاوی مرکاپتان به عنوان عامل پخت اپوکسی تولید شدند. نتایج استخراج نشان داد در هر چهار غلظت پلی)اکریلونیتریل(، در نسبت اپوکسی یا مرکاپتان برابر با 1 بالاترین بارگذاری بدست میآید. همچنین در غلظت 12 % وزنی/ وزنی پلی)اکریلونیتریل( بالاترین بارگذاری اپوکسی یا مرکاپتان حاصل شد. نتایج تصاویر FESEM نشاندهندهی یکنواختی نانوالیاف الکتروریسی است. تصاویر TEM ، تشکیل نانوالیاف با ساختار پوسته- مغزی را نشان دادند. نتایج آنالیز FTIR ، عدم هرگونه واکنش میان پلی)اکریلونیتریل( با اپوکسی یا مرکاپتان را نشان دادند. به منظور بررسی رفتار حرارتی نانوالیاف تولید شده و همچنین محاسبه میزان بارگذاری اپوکسی یا مرکاپتان از آزمون TGA استفاده گردید و مشخص شد نتایج بدست آمده در این آزمون با روش استخراج کمتر از 2 % اختلاف داشت. از آزمون DSC به منظور بررسی نحوه پخت رزین اپوکسی با مرکاپتان در دوحالت همدما و غیرهمدما استفاده شد. پیک گرمازای مشاهده شده نشاندهندهی واکنش میان اپوکسی و مرکاپتان در حضور کاتالیست بود. همچنین با اندازهگیری خواص مکانیکی لایه پلی)اکریلونیتریل( و لایه هیبریدی تولید شده مشخص شد لایه هیبریدی امکان ترمیم خواص مکانیکی خود را پس از اعمال تنش به خود را داشته است. نتایج آزمون خمش سه نقطه کامپوزیت حاوی لایه نانوالیاف هیبریدی نشان داد که تا 4 مرتبه خمش تا کرنش 5 %، افت خواص خمشی نزدیک 6 درصد حاصل شد. این در حالی است که در کامپوزیت حاوی لایه نانوالیاف پلی)اکریلونیتریل( در مرتبه 4ام خمش، نمونه شکسته شد. همچنین از آزمون DSC غیرهمدما جهت بررسی کیفی خودترمیم شوندگی کامپوزیتهای حاوی لایه هیبریدی پس از هر مرتبه خمش سه نقطه استفاده شد. پیک گرمازای مشاهده شده در دمای C ° 64 نشان از ترمیم پی در پی نمونه است. کلمات کلیدی: الکتروریسی تک نازل، نانوالیاف پوسته- مغزی، رزین اپوکسی، خودترمیم شوندگی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی