مروري بر سينتيك پخت نانوکامپوزیت های اپوکسی/خاک رس
الموضوعات :
محمد رضا کلایی
1
(گروه مهندسي پليمر)
الکلمات المفتاحية: نانوذرات خاک رس, نانوذرات خاک رس اصلاح شده, رزین اپوکسی, سينتيك پخت, مدلسازي.,
ملخص المقالة :
رزین اپوکسی یکی از مهم ترین پلیمرهای حرارتی است که به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی و شیمیایی عالی در صنایع چسب، الکترونیک، مواد کامپوزیت با کارایی بالا، ترکیبات قالب گیری و پوشش ها مورد استفاده قرار می گیرد. افزودن نانوذرات خاک رس اصلاح شده با پلی اکسی پروپیلن دی آمین، دمای پخت را افزایش می دهد و اصلاح سطح نانوذرات خاک رس، می تواند نقش تأخیری در واکنش بین رزین اپوکسی با سخت کننده داشته باشد. در پژوهشی دیگر با افزودن نانوذرات خاک رس اصلاح شده با آمینوسیلان بر رزین اپوکسی نشان داده شد جریان گرمایی افزایش و دمای بیشینه نانوکامپوزیت، مقداری کاهش پیدا می کند. همچنین سرعت واکنش پخت نانوکامپوزیت پرشده با نانوذرات اصلاح شده با مونتموریلونیت (OMMT) بررسی شده است. نتایج نشان می دهد مدل هوری نمی تواند ابتدای واکنش را خوب توصیف کند و همچنین افزودن نانوذرات خاک رس (Cloisite 25A) باعث افزایش انرژی فعال سازی رزین اپوکسی می شود. مدل های متفاوتی برای ارزیابی و توصیف واکنش پخت و مدل سازی نانوکامپوزیت های اپوکسی در حضور نانوذرات خاک رس بررسی شده است. در این پژوهش به معرفی مدلسازی سینتیک پخت نانوکامپوزیت های اپوکسی و اثر اضافه کردن نانوذرات خاک رس و نانوذرات خاک رس بهبود يافته بر مقدار انرژی فعال سازی، سرعت پخت، درجه پخت، جریان گرمایی و مدل سازی سینتیک پخت پرداخته شده است.
1. Ahmadi Z., Epoxy in Nanotechnology: A Short Review, Progress in Organic Coatings ,132, 445-448, 2019.
2. Ray S.S., Okamoto M., Polymer/Layered Silicate Nanocomposites: A Review from Preparation to Processing, Progress in Organic Coatings, 28, 1539-1641, 2003.
3. Zeng Q.H., Yu A.B., Lu G.Q., Paul D.R., Clay-based Polymer Nanocomposites: Research and Commercial Development, Journal of Nanoscience Nanotechnology, 5, 1574-1592, 2005.
4. Gao F., Clay/Polymer Composites: The Story Materials Today, 7, 50-55, 2004.
5. Hussain F., Hojjati M., Okamoto M., Gorga R.E., Review Article: Polymer-matrix Nanocomposites, Processing, Manufacturing, and Application: an Overview, Journal of Composite Materials, 40, 1511-1575, 2006.
6. Martino L., Guigo N., van Berkel J.G., Sbirrazzuoli N., Influence of Organically Modified Montmorillonite and Sepiolite Clays on the Physical Properties of Bio-based Poly(ethylene 2,5- furandicarboxylate), Composites Part B: Engineering, 110, 96-105, 2017.
7. Scarfato P., Incarnato L., Di Maio L., Dittrich B., Schartel B., Influence of a Novel Organo-Silylated Clay on the Morphology, Thermal and Burning Behavior of Low Density Polyethylene Composites, Composites Part B: Engineering, 98, 444 - 452, 2016.
8. Rosso P., Lin Ye., Epoxy/silica Nanocomposites Nanoparticle-induced Cure Kinetics and Microstructure, Macromolecular Rapid Communications, 28, 121-126, 2007.
9. Kalaee M.R., Famili M.H.N, Mahdavi H., Cure Kinetic of Poly (Alkyltetrasulfide) Using a Rheological, Polymer-Plastics Technology and Engineering, 48, 627-632, 2009.
10. Jouyandeh M., Rahmati N., Movahedifard E., Hadavand B.S., Karami Z., Ghaffari M., Taheri P., Bakhshandeh E., Vahabi H., Ganjali M.R., Formela K., Saeb M.R., Properties of Nano-Fe3O4 Incorporated Epoxy Coatings from Cure Index perspective, Progress in Organic Coatings, 133, 220-228, 2019.
11. Azeez A.A., Rhee K.Y., Park S.J., Hui D., Epoxy Clay Nanocomposites - processing, Properties and Applications: A review, Composites Part B: Engineering, 45, 308-320, 2013.
12. Pavlidou S., Papaspyrides C.D., A Review on Polymer-layered Silicate Nanocomposites, Progress in Polymer Science., 33, 1119-98, 2008.
13. Montserrat S., Málek J., A Kinetic Analysis of the Curing Reaction of an Epoxy Resin, Thermochimica Acta, 228, 47-60, 1993.
14. Málek J., A Computer Program for Kinetic Analysis of Non-isothermal Thermoanalytical Data, Thermochimica Acta,138, 337-346, 1989.
15. Ton T, M T., Ngo T. D., Ding P., Fang G., Cole K. C., Hoa S. V., Epoxy Nanocomposites: Analysis and Kinetics of Cure, Polymer Engineering and Science, 44, 1132-1141, 2004.
16. Li L., Zou H., Liang M., Chen Y., Study on the Effect of Poly(oxypropylene)diamine Modified Organic Montmorillonite on Curing Kinetics of Epoxy Nanocomposties, Thermochimica Acta, 597, 93-100, 2014.
17. Ngo T.D., That T., Hoa M.T., Cole K. C., Curing Kinetics and Mechanical Properties of Epoxy Nanocomposites Based on Different Organoclays., Polymer Engineering and Science ,47, 649-661, 2007.
18. Ivankovic M., Brnardic I., Ivankovic H., Mencer H J., DSC Study of the Cure Kinetics During Nanocomposite Formation: Epoxy/poly(oxypropylene) Diamine/organically Modified Montmorillonite System, Journal of Applied Polymer Science ,99, 550-557, 2006.
19. Shanmugharaj A.M., Ryu S.H., Study on the Effect of Aminosilane Functionalized Nanoclay on the Curing kinetics of Epoxy Nanocomposites, Thermochimica Acta ,546, 16-23, 2012.
20. Seidi F., Jouyandeh M., Akbari V., Paran S. M. R., Livi S., Ducos F., Vahabi H., Ganjali M. R., Saeb M.R., Super‐crosslinked Ionic Liquid‐intercalated Montmorillonite/epoxy Nanocomposites: Cure Kinetics Viscoelastic Behavior and Thermal Degradation Mechanism, Polymer Engineering & Science, 60, 1940-1957, 2020.
21. Xu W. B., Bao S. P., Shen S. J., Hang, G. P., He P. S., Curing Kinetics of Epoxy Resin–Imidazole-organic Montmorillonite Nanocomposites Determined by Differential Scanning Calorimetry, Journal of Applied Polymer Science, 88, 2932-2941, 2003.
22. RománF., Montserrat S., Hutchinson J. M., On the Effect of Montmorillonite in the Curing Reaction of Epoxy Nanocomposites, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 87, 113-118, 2007.
23. Ferdosian F., Ebrahimi M., Jannesari A., Curing Kinetics of Solid Epoxy/DDM/nanoclay: Isoconversional Models Versus Fitting Model, Thermochimica Acta, 568, 67-73, 2013.
24. Saad G.R., Elhamid A., Elmenyawy S.A, Dynamic Cure Kinetics and Thermal Degradation of Brominated Epoxy Resin-organoclay Based Nanocomposites, Thermochimica Acta, 524, 186- 193, 2011.
25. Butzloff P., D'Souza N.A., D Golden T., Garrett D., Epoxy/montmorillonite Nanocomposite: Effect of Composition on Reaction Kinetics, Polymer Engineering And Science, 41, 1794-1802, 2001.
26. Jafari I., Shakiba M., Khosravi F., Ramakrishna S., Abasi E., Teo Y.S., Kalaee M., Abdouss M., Ramazani S.A.A., Moradi O., Rezvani G.E., Thermal Degradation Kinetics and Modeling Study of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene (UHMWP)/graphene Nanocomposite, Molecules, 26, 1597, 2021.
27. Karami M.H., Kalaee M.R., Review of Curing Kinetics of Epoxy Nanocomposites in the Presence of Iron Oxide Nanoparticles, Journal of Basparesh, . 2021. DOI:10.22063/BASPARESH.2021.2824.1537.
28. Málek J., The Kinetic Analysis of Non-isothermal Data, Thermochimica Acta, 200, 257-269, 1992.
29. Vyazovkin S., Burnham A.K., Favergeon L., Koga N., Moukhina E., Luis A., Maqueda P., Sbirrazzuoli N., ICTAC Kinetics Committee Recommendations for Analysis of Multi-step Kinetics, Thermochimica Acta, 689, 178597, 2020.
30. Karami M.H., Kalaee M.R., MazinaniS., Martínez V.G., Wellen R.M.R., Ambrogi V., Shanmugharaj A.M., Kim K., Isoconversional Model Approach and Cure Kinetics of Epoxy/ NBR Nanocomposites, Proceeding of the 14th International Seminar on Polymer Science and Technology (ISPST 2020), Tarbiat Modares University, Tehran, Iran, 9-12 November, 2020.
31. Karami M.H., Kalaee M.R., Curing of Epoxy/UFNBRP Nanocomposites Using Calorimetric Method, Proceeding of the 11th International Chemical Engineering Congress & Exhibition (IChEC 2020), Tehran University, Fouman, Iran, 15-17 April, 2020.
32. Karami M.H., Kalaee M.R., Mazinani S., Chemorheology of Nano Acrylonitrile Butadiene Rubber (n-NBR)/epoxy Nanocomposites, Proceeding of the 1st International Conference on Rheology (ICOR), Iran Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran, 17-18 December, 2019.
