بررسي اثر پركننده سيليكا و چقرمه كننده پودر لاستيك ضايعاتي روي خواص مكانيكي و حرارتي چسب هاي پايه اپوكسي

An Investigation on the Effect of Silica Filler and Waste Tire Powder Toughener on Mechanical and Thermal Properties of Epoxy Based Adhesives

در اين پژوهش، سه اندازه متفاوت ( µm 100-300-500 ) از پودر لاستيك (تاير ضايعاتي) در فرمولاسيون چسب هاي اپوكسي- فنوليك استفاده شد. از اصلاح شيميايي پودر تاير آسيابي به روش پيوند زني مونومر آكريل آميد استفاده شد. به منظور جلوگيري از افت خاصيت مدول و استحكام در اثر افزودن پودر لاستيك به چسب، از ميكروذرات سيليكا استفاده شد. آزمايش توسط روش تاگوچي طراحي شد و در اين آزمايش اثر تركيب درصد پودر لاستيك، اندازه پودر لاستيك، تركيب درصد پركننده و تركيب درصد رزين فنوليك بر خواص مكانيكي و حرارتي چسب هاي اپوكسي مورد بررسي قرار گرفت. به منظور بررسي خواص مكانيكي چسب ها و همچنين خواص چسبندگي آن ها، نمونه هاي دمبلي شكل و اتصال تك لبه فلز (فولاد ضدزنگ) به كامپوزيت (رزين اپوكسي/ الياف كربن) تهيه شد و از آن ها آزمون كشش گرفته شد. پايداري حرارتي و برهم كنش هاي بين سطحي، به ترتيب توسط آزمون هاي گرما وزن سنجي(TGA) و طيق سنجي انتقال فوريه (FTIR) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج آزمون كشش نمونه هاي اتصال فلز به كامپوزيت نشان داد كه با افزودن هر يك از عوامل در سطح بهينه خود به چسب اپوكسي، خواص مكانيكي، شامل استحكام كششي- برشي، مدول و چقرمگي نسبت به نمونه هاي متصل شده با چسب اپوكسي خالص، به ترتيب. ترتيب به ميزان 7/5%، 27/56% و 114% افزايش يافت. در نمونه هاي دمبلي شكل نيز كليه خواص مكانيكي بهبود يافت. افزايش قابل توجهي در پايداري حرارتي چسب هاي ساخته شده نسبت به چسب اپوكسي خالص، حاصل شد.

In this study, three different size (100-300-500 µm) of the rubber powder (waste tire) were used in the formulation of epoxy- phenolic adhesive. Rubber powder was modified with grafting method by acrylamide monomer. In order to prevent any loss in properties such as modulus and strength of the adhesive, which is due to the addition of rubber powder to the adhesive, the micro particles of silica were used in formulation of epoxy- phenolic adhesive. The experiment was designed by Taguchi method, and in the experiment, the effect of the composition of rubber powder, size of rubber powder, composition of silica filler and phenolic resin on mechanical and thermal properties of epoxy adhesives were investigated. To study the mechanical properties of adhesives and adhesion properties, dumbbell-shaped specimens and single edge lap bonds that have been made of metal (stainless steel) to composite (epoxy resin / carbon fiber) were prepared and subjected to tensile test. Thermal stability and interfacial interaction between epoxy and filler in adhesive formulation were explored by thermogravimetric analysis and Fourier transform infrared spectroscopy analyses, respectively. Tensile test results showed that for lap- joint bonding with the addition of each factor in its optimal level into epoxy adhesive, strength, modulus and toughness increase by 7.5%, 27.56% and 114% respectively in comparison with the samples bonded with the neat epoxy adhesive. A significant increase was obtained in thermal stability for formulated adhesive samples compared with neat epoxy adhesive.