تأثير دماي پخت بر انرژي شكست اپوكسي پرشده با نانوذرات سيليكا با ابعاد مختلف

The effect of curing temperature on fracture energy of nanosilica filled epoxy with different particle sizes

معمولا با افزايش دما، پخت اپوكسي كامل‌تر انجام مي‌شود و مدول و استحكام كششي نيز افزايش مي‌يابد اما به‌دليل اتصالات عرضي زياد، پليمر ترد شده و چقرمگي شكست آن كاهش مي‌يابد. در اين پژوهش، به‌منظور افزايش چقرمگي شكست، از تكنيك كاهش دماي پخت استفاده شده و نانوذرات سيليكا در اندازه‌هاي مختلف، براي جلوگيري از كاهش استحكام به اپوكسي اضافه شد. به‌منظور مطالعه اثر دما، نمونه‌هاي اپوكسي با كسر حجمي‌هاي مختلف از نانوذرات سيليكا، در دو دماي پخت 105 و C°90 تهيه شده و ميزان چقرمگي شكست، استحكام و مدول كششي آن‌ها توسط آزمون‌هاي مكانيكي اندازه‌گيري شد. در نمونه‌هاي فاقد نانوذرات، با كاهش دماي پخت، افزايش قابل توجه در چقرمگي شكست مشاهده شد اما مدول كششي و استحكام نمونه، به‌دليل پخت ناقص اپوكسي، كاهش يافت. اما در نمونه‌هاي حاوي نانوذرات سيليكا، تقويت‌كنندگي نانوذرات بر نقص پخت غلبه كرده و برآيند دو مكانيزم موجب افزايش استحكام و مدول كششي شد. در عين حال افزايش چقرمگي و انرژي شكست، نشان از هم‌افزايي قابل قبول تكنيك‌هاي پخت ناقص و حضور نانوذرات سيليكا در كامپوزيت، دارد. هر چند چقرمگي شكست نمونه‌هاي پخت شده در دماي C°90 همواره از نمونه‌هاي پخت شده در دماي C°105 بيشتر است اما با افزايش سطح نانوذرات سيليكا (كاهش اندازه نانوذرات) نقش نانوذرات غالب بوده و تفاوت متأثر از دماي پخت كمتر مي‌شود. محاسبات نشان داد مكانيزم‌هاي تغيير شكل پلاستيك، گسترش حباب و شكسته‌شدن كلوخه‌ها، نقش اصلي را در افزايش چقرمگي شكست داشته و تحت تاثير يكديگر تشديد مي‌شوند.

Epoxy toughening is very important in industry, because high brittleness and low fracture energy. In this work different toughening techniques was used for epoxy curing system. The techniques include change of the curing temperature and simultaneous addition of silica nanoparticles on curing system. The glass transition temperature of epoxy with this curing system is approximately 118 , if the curing temperature is too closer to glass transition temperature then curing is complete, So tensile modulus and other properties such as strength is increased; In this work curing temperature was changed from 105  to 90 . While it was just pure epoxy to be tested, tensile modulus decrease and fracture energy increases, as result imperfect curing at 90 . But addition of nanoparticles to the curing system increased tensile modulus in both temperatures curing system, this increased in both curing system is equal while the equal nominal surface of the nanoparticles used. On the other hand toughness and fracture energy in both curing system increased with increased nominal surface of nanoparticles when nanosilica is used, this raise in the fracture toughness at curing temperature of 90  is always greater than from the fracture toughness at curing temperature of 105 . In generally seen curing at 90 and increase in the nominal surface of nano particles which were strongly increased fracture toughness, and modulus. The fundamental mechanisms that are effective in increasing the toughness of nano composites, they are used to analyzing the increase in fracture toughness of nanocomposites.