تحليل تجربي تاثير پارامترهاي ساخت بر خواص مكانيكي فوم‌هاي تركيبي اپوكسي/ ميكروبالن سراميكي

Experimental investigation of fabrication parameters’ effects on the mechanical properties of epoxy/ceramic microballoon syntactic foams

فوم‌هاي تركيبي، كامپوزيت‌هاي متشكل از ماتريس پليمري و ميكروبالن‌هاي توخالي اند. آنها با داشتن وزن پايين نسبت به پليمر خالص ماتريسشان، مقاومت مكانيكي نسبتاً متناسبي دارند. داشتن مقاومت مكانيكي بالا مستلزم ساخت قطعات با روش مناسب است. در اين مقاله با استفاده از رزين اپوكسي و يك نوع ميكروبالن سراميكي، 36 نوع فوم تركيبي ساخته شده و تاثير پارامترهاي ساخت اين فوم‌ها از جمله سرعت اختلاط، زمان اختلاط، ترتيب اختلاط اجزا و همچنين تاثير حباب‌زدايي با آون خلا در مقاومت مكانيكي آنها مورد تحقيق قرار گرفته است. همچنين ميزان شناوري ميكروبالن ها در ماتريس و ميزان تخلخل كنترل نشده، كه باعث كاهش استحكام فوم نهايي مي‌شوند، نيز بررسي شده اند. نتايج نشانگر آن است كه سرعت و ترتيب اختلاط اجزا در ميزان مقاومت فوم تركيبي اثر چنداني ندارد گرچه زمان لازم براي اختلاط اجزا، براي درصدهاي متفاوت از ميكروبالن در ماتريس، متفاوت خواهد بود. همچنين نتايج آزمايش‌ها نشان مي دهند كه با افزايش شناوري ميكروبالن‌ها و افزايش تخلخل ناخواسته در فوم، از مقاومت مكانيكي فوم كاسته مي‌شود. استفاده از آون خلا پيش از قالب‌گيري فوم-هاي با درصد حجمي بالاي 40% سبب كاهش درصد تخلخل فوم شده و استحكام محصول نهايي را افزايش مي دهد.

Syntactic foams are a kind of composite; consist of polymeric matrix and hollow micro-balloons. They have high strength to weight ratio related to neat matrix material. In this paper epoxy resin as matrix and ceramic micro-balloons are used and 36 kinds of syntactic foam were fabricated to investigate the effect of preparation factors such as: mixing speed, mixing time, mixing sequence and extracting bubbles by a vacuum oven on the mechanical properties. Also, two undesirable events like micro-balloon flotation in matrix and porosity are investigated as they affect the foam`s strength. The results show that the speed and sequence of mixing are not effective seriously. However the time needed for mixing would be changed for different volume percent of micro-balloons. It should be noted that as flotation and porosity increases the compression strength decreases. Using the vacuum pressure before molding may decrease the matrix porosity.