اثر غلظت عامل پخت 1-متيل ايميدازول كپسول‌دارشده با ديواره اپوكسي جامد بر خواص مكانيكي رزين اپوكسي

Concentration Effect of Mcroencapsulated 1-Methyl Imidazole Curing Agent with Solid Epoxy Shell on Mechanical Properties of Epoxy Resin

فرضيه‌: رزين اپوكسي به‌دليل خواص منحصربه‌فرد، در صنايع مختلف از جمله هوافضا و الكترونيك و تهيه چسب‌ها، رنگ‌ها و پوشش‌ها، به‌كار گرفته مي‌شود. عوامل پخت اپوكسي‌ها را مي‌توان به دو گروه معمولي (پخت محيطي يا پخت گرمايي) و تأخيري دسته‌بندي كرد. عوامل پخت تأخيري اضافه‌شده به رزين اپوكسي در شرايط معمول پايدارند، اما وقتي در معرض محرك بيروني از قبيل گرما قرار گيرند، به‌سرعت موجب پخت رزين اپوكسي مي‌شوند. كپسول‌داركردن عامل پخت يكي از روش‌هاي اقتصادي تهيه عوامل پخت تأخيري يا غيرفعال بوده كه توجه زيادي را جلب كرده است. غلظت عوامل پخت تأخيري كپسول‌دارشده بر خواص مكانيكي رزين اپوكسي پخت‌شده اثر زيادي دارد. روش‌ها: با آزمون‌هاي ديناميكي مكانيكي گرمايي و سختي، اثر غلظت ميكروكپسول داراي عامل پخت 1-متيل ايميدازول با ديواره اپوكسي جامد بر خواص مكانيكي رزين اپوكسي پخت‌شده بررسي شد. يافته‌ها: اثر غلظت‌هاي 20، 25، 30 و 35phr ميكروكپسول در اپوكسي مايع بر مدول ذخيره‌ (′E) و تانژانت زاويه فازي (tanδ) بررسي شد. نتايج نشان داد، با افزايش غلظت ميكروكپسول در نمونه‌هاي پخت‌شده، مدول ذخيره به‌دليل افزايش مقدار عامل پخت و در پي افزايش چگالي اتصال‌هاي عرضي، افزايش مي‌يابد. از طرفي نتايج نشان داد، رزين اپوكسي مايع پخت‌شده با 30phr ميكروكپسول، بيشترين دماي گذار شيشه‌اي (48C) را دارد. همچنين آزمون سختي، نتايج آزمون ديناميكي مكانيكي-گرمايي را در غلظت بهينه ميكروكپسول تأييد مي‌كند. همچنين نتايج نشان داد، در دماي 30C، با افزايش غلظت ميكروكپسول از 20phr تا 25phr مدول ذخيره كاهش مي‌يابد. اما، با افزايش بيشتر غلظت ميكروكپسول، مدول ذخيره سامانه رزين اپوكسي پخت‌شده افزايش مي‌يابد. به‌طوري‌ كه در اين دما، رزين اپوكسي پخت‌شده با 35phr ميكروكپسول، بيشترين مدول ذخيره‌ (723MPa) را دارد.

Hypothesis: Epoxy resin is used in various industries such as adhesives, paints and coatings, aerospace and electronics due to its unique attributes. Epoxy curing agents can be generally classified in two groups of normal (room or high temperature) and latent curing agents. Latent curing agents are mixed with epoxy resins to obtain stable compounds at normal conditions. These compounds can cure epoxy resins rapidly when exposed to external stimulation, such as heat. Capsulation of curing agent as a cost-effective method has attracted an extensive attention to prepare non-reactive or latent curing agents. The concentration of microencapsulated latent curing agent significantly affects the final mechanical properties of cured epoxy resins. Methods: The effect of concentration of microcapsules containing curing agent of 1-methyl imidazole by solid epoxy shell on the mechanical properties of epoxy resin was investigated using dynamic mechanical thermal analysis. Findings: The effect of 20, 25, 30 and 35 phr (per hundred resin) microcapsules concentration in liquid epoxy on storage modulus (E′) and phase angle tangent (Tanδ) was investigated. The results showed that increasing the concentration of microcapsules in cured samples causes to advance storage modulus due to increasing the amount of curing agent and consequently increasing the density of crosslinks. On the other hand, it was found that liquid epoxy resin cured with 30 phr microcapsules has the highest glass transition temperature (48°C). The hardness test results also confirmed the results of thermal-mechanical dynamic test at the optimum microcapsule concentration. The results also indicated that at 30°C the storage module decreased by increasing microcapsule concentration from 20 to 25 phr. The storage modulus of cured epoxy resins increased to higher values by increases in microcapsule concentration. Therefore, the epoxy resin cured by 35 phr microcapsule showed the highest storage module (723 MPa).