بررسي اثر نانو سيليس بر خواص و پايداري حرارتي رزين‌ رزول

Evaluation of nano silica on properties and thermal stability of resole resin

در اين مطالعه به بررسي خواص و پايداري حرارتي رزين‌هاي فنوليك نوع رزول پرداخته شده است. رزين‌هاي گرماسخت فنوليك تا دماي 250 درجه سانتي‌گراد خواص فيزيكي و مكانيكي مطلوبي را دارا مي‌باشند، براي استفاده از اين رزين‌ها در كاربرد‌هاي دما بالا، اصلاح پايداري حرارتي رزين از اهميت زيادي برخوردار مي‌باشد. بدين منظور اثر پركننده نانو سيليس (SiO2) به عنوان پركننده در رزين رزول مورد بررسي قرار گرفت. در مطالعه خواص حرارتي از آزمون‌‌هاي گرما‌ وزن‌سنجي (TGA) جهت بررسي ميزان زغال‌گذاري رزين و آزمون گرما‌سنجي تفاضلي پويشي (DSC) جهت مطالعه رفتار پخت رزين و تاثير نانو سيليس بر گرماي واكنش پخت استفاده شده است. نتايج حاكي از آن است كه در حضور نانو سيليس ميزان زغال‌گذاري رزين و گرماي واكنش پخت افزايش يافته است. براي بررسي تغيير شدت باندهاي جذبي در حضور نانو سيليس از آزمون طيف‌سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) استفاده شد. نتايج اين آزمون حاكي از آن است كه با افزايش دما از 200 به 800 درجه سانتي‌گراد ساختمان رزين تخريب و تركيبات فرار موجود در ساختمان رزين نظير متان، كربن منوكسيد، كربن دي‌اكسيد و آب از ساختار رزين خارج مي‌شوند و با كربونيزاسيون، رزين به كربن آمورف تبديل مي شود. در نهايت براي بررسي ريزساختارهاي شكل گرفته در رزين اصلاح شده و نحوه‌ي توزيع ذرات سيليس در آن از آزمون ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) استفاده گرديد، نتايج حاكي از آن بود كه ذرات سيليس به صورت كامل و يكنواخت در درون رزين توزيع پيدا كرده‌اند.

In this paper the thermal stability and properties of resole type phenolic resin is investigated. Thermoset phenolic resins have good physical and mechanical properties up to 250 ?C temperature; however, for high temperature applications modification of thermal stability of resin is very important. Nano silica (SiO2) effect as a filler on thermal stability of the resin is investigated. Thermal properties was studied by means of thermo gravimetric analysis (TGA) to evaluate char yield and differential scanning calorimetric (DSC) to evaluate the resin curing behavior and SiO2 effects on curing reaction heat. Results showed increase of char yield and curing reaction heat in the presence of SiO2. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to investigate the variation of absorption bands in the presence of SiO2. The results indicated that with an increase of temperature from 200 ?C to 800 ?C resin structure was decomposed and volatile compounds including CH4, CO, CO2 and H2O were released out and the resin was carbonized and converted into amorphous carbon. Finally, the microstructure evolution of modified resin and distribution of nano silica in resin matrix were investigated using scanning electron microscopy (SEM). Results showed that silica particles are completely and uniformly distributed in the resin.