بررسي تاثير دما و نانوسيليكا بر رفتار پخت و مدل‌سازي سينتيك پخت سامانه رزين اپوكسي

Study of the influence of temperature and nanosilica on curing behavior and cure kinetics modelling of an epoxy resin system

در مقايسه با گرمانرم‌ها، فرآيندهاي گرماسخت‌ها و كامپوزيت‌هاي ماتريس گرماسخت به‌خاطر واكنش‌پذيري آن‌ها پيچيده‌تر بوده و كنترل‌پذيري كمتري دارند. مكانيزم و سينتيك پخت، مورفولوژي شبكه را تعيين مي‌كند كه در آن خواص مكانيكي و فيزيكي محصول پخت شده قابل ارزيابي است. بنابراين، فهم سينتيك پخت گرماسخت‌ها براي توسعه فرآيند، كنترل كيفيت و كسب محصولات با خواص فيزيكي و مكانيكي مطلوب ضروري مي‌باشد. از اين‌رو، در اين پژوهش، به بررسي سينتيك پخت سامانه رزين اپوكسي 828 EPON/عامل پخت دي‌سيان دي‌آميد/شتاب دهنده ديوران براي توليد پيش‌آغشته اپوكسي/الياف شيشه مورد استفاده در پره توربين بادي پرداخته شده است. براي اين منظور، پخت سامانه اپوكسي با آزمون گرماسنج روبشي تفاضلي (DSC) هم‌دما انجام و تاثير افزايش دما و درصد وزني نانوذرات سيليكا بررسي شده است. براي بررسي اثر دما، آزمون DSC هم‌دما در پنج دماي مختلف بدون حضور نانوذره انجام شده و براي بررسي تاثير نانوذره اين آزمون در حضور مقادير 0، 4 و 6 درصد وزني نانوسيليكا انجام شده است. نمودارهاي به‌دست آمده توسط برازش منحني نرم‌افزار متلب به خوبي با مدل خودكاتاليزوري كمال برازش شده و پارامترهاي مدل براي هر نمونه مورد آزمون به‌دست آمده است. نتايج نشان داد افزايش دماي آزمون ‌هم‌دما، موجب افزايش نرخ واكنش و نيز كامل‌تر شدن فرآيند پخت مي‌شود. افزودن نانوسيليكا نيز منجر به افزايش سرعت پخت در α پايين شده اما تاخير در لحظه شروع واكنش داشته و گرماي كل واكنش را به‌طور قابل توجهي كاهش داده است.

Compared to thermoplastic, thermoset matrix composites and thermoset processes is more complex and less controllability. Cure kinetics, determine the network morphology in which the mechanical and physical properties of cured product may be assessed. So, knowing of thermoset curing kinetics is essential to process development, quality control and achieve desirable products. Hence, in this work, cure kinetics of an epoxy resin EPON 828/ curing agent dicyandiamide / accelerator Duran system for the production of  the epoxy/glass fiber prepreg using in wind turbine blades. For this, curing epoxy system was carried out using Differential Scanning Calorimetry and the effect of temperature and the nanosilica weight percent studied. To investigate the effect of temperature, isothermal DSC test was carried out at five different temperature without the presence of nanoparticles and to assess the influences nanosilica with 0, 4 and 6 weight percentage is done. Obtained figures by MATLAB curve fitting were fitted well with autocatalytic Kamal model and model parameters achieved for each tested sample. Results showed an increase in temperature of the isothermal test, leads the increase of the rate of cure and the complete of curing process. Addition of nanosilica cause the increase of the rate of cure at low value α but delay at the beginning of cure and decrease significantly  overall heat of reaction