بررسی رفتارشبکه¬ای‌شدن نانوچندسازه¬های برپایه اپوکسی حاوی ‏نانوذره¬های سیلیکا اصلاح‌شده با گروه¬های پرشاخه آمین

زهرا حاتمی رامشه ¹ ( دانشجوی دکتری گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.‏ )
خدیجه دیده بان ² ( استاد تمام گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.‏ )
محمدرضا صائب ³ ( استاد تمام گروه رزین و افزودنی‌ها، پژوهشگاه رنگ، تهران، ایران.‏ )

تاريخ الإرسال : 07 الخميس , شوال, 1444 تاريخ التأكيد : 10 الأحد , شعبان, 1446

الکلمات المفتاحية: اپوکسی, نانوسیلیکا¬, شبکه¬ای‌شدن, اصلاح سطح, نانوچندسازه.‏,

ملخص المقالة :

   

این مطالعه به بررسی تاثیر افزایش نانوذره­های سیلیکای عامل‌دارشده بر رفتار پخت نانوچندسازه‌های اپوکسی می‌پردازد. نانوسیلیکا ابتدا با روش استوبر تهیه، و سپس از راه پیوند گروه­های هیدروکسیل سطح به سیلان، اصلاح شد. در ادامه آزمایش­ها، گلوتاردی­آلدهید به گروه­های سیلان سطح نانوذره­های اصلاح­شده متصل شد. در مرحله بعدی گروه­های عاملی پلی­اتیلن‌ایمین پرشاخه به سطح نانوذره­ها متصل شد. نانوذره­های به­دست‌آمده با میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مشخصه­یابی و پیوند گروه­های عاملی با سطح با طیف­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) و نیز تجزیه وزن‌سنجی گرمایی (TGA) بررسی شد. نتیجه­ها نشان­دهنده اصلاح موفقیت­آمیز سطح نانوذره­ها و نیز تولید نانوذره­های سیلیکا با ابعاد حدود 50 و 70 نانومتر در حالت خالص و اصلاح‌­شده بوده است. همچنین، افزایش قابل‌توجهی در گرمای واکنش پخت با افزودن نانوسیلیکا اصلاح‌شده با پلی­اتیلن­ایمین مشاهده شد که نشان داد گروه­های آمین و هیدروکسیل در سیلیکای اصلاح‌شده، به­صورت موثر در واکنش پخت شرکت کرده و موجب آسانی پخت اپوکسی/آمین شدند. افزودن 1_/0 درصد وزنی نانوسیلیکا خالص و اصلاح­ سطح­شده، موجب افزایش دمای انتقال شیشه­ای اپوکسی شد. این افزایش برای سامانه اپوکسی حاوی نانوذره­های سیلیکا اصلاح­شده با پلی­اتیلن‌ایمین (PEI) از 82 به 7_/84 درجه سلسیوس بوده است. این مطالعه نشان می‌دهد که نانوذره­های سیلیکا اصلاح‌شده می‌توانند بهبود قابل‌توجهی در ویژگی گرمایی و مکانیکی نانوچندسازه‌های اپوکسی ارائه دهند. این یافته‌ها بهبود فرایندهای پخت و افزایش کارایی مواد نانوچندسازه‌ای را نشان می‌دهند.

 

المصادر:


‎[1] Ogrodowska K, Urbański M. Nanosilica modification of epoxy matrix in hybrid basalt - carbon FRP bars - impact ‎on microstructure and mechanical properties. Materials. 2023;16(5):1912. doi: org/10.3390/ma16051912‎
‎[2] Sprenger S. Nanosilica-toughened epoxy resins. Polymers. 2020;12(8):1777. doi: org/10.3390/polym12081777‎
‎[3] Li ZX, Xiang YS, Ran Y. Well-dispersed silica nanoparticle-reinforced epoxy vitrimer composites prepared by ‎dynamic crosslinking. Journal of Materials Science. 2023;58:17470-8‎‏2. doi: org/10.1007/s10853-‏‏023-09126-7‏
‎[4] Rudra M, et al. Existence of nearest-neighbor and variable range hopping in Pr2ZnMnO6 oxygen-intercalated ‎pseudocapacitor electrode. Materials Chemistry and Physics. 2021;258:123907. doi: ‎org/10.1016/j.matchemphys.2020.123907‎
‎[5] Sethi SM, Singh G, Sharma R, Kaith BS, Sharma N, et al. Fluorescent hydrogel of chitosan and gelatin ‎cross‐linked with maleic acid for optical detection of heavy metals. Journal of Applied Polymer ‎Science. 2022;139(15):51941. doi: 10.1002/app.51941‎
‎[6] Imran M, Mahendran M. Fire behaviour of CFRP strengthened short SHS steel columns with and ‎without insulation. Composites Part B: Engineering. 2020;193:108016. ‎doi:10.1016/j.compositesb.2020.108016‎
‎[7] Rosso P, Ye L. Epoxy/Silica Nanocomposites: Nanoparticle‐Induced Cure Kinetics and Microstructure. ‎Macromolecular Rapid Communications. 2007;28(1):121-6. doi: org/10.1002/marc.200600588‎
‎[8] Yang CF, Wang LF, Wu SM, Su CC. Characterization and curing kinetics of epoxy/silica nano-hybrids. ‎Materials. 2015;8:7032-40. doi.org/10.3390/ma8105‎‏357‏
‎[9] Beganskiene A, Sirutkaitis V, Kurtinaitiene M, Juskenas R, Kareiva A. FTIR, TEM and NMR ‎investigations of Stöber silica nanoparticles. Materials Science. 2004;10:287-90.‎
‎[10] Tari F, Zarrinpashne S, Ruzbehani A, Shekarriz M. Modified and systematic synthesis of zinc oxide‐silica ‎composite nanoparticles with optimum surface area as a proper H2S sorbent. Canadian Journal of Chemical ‎Engineering. 2016;95:737-43. doi: org/10.1002/cjce.22697‎
‎[11] Jouyandeh M, Ganjali MR, Seidi F, Xiao H, Saeb MR. Nonisothermal cure kinetics of ‎epoxy/polyvinylpyrrolidone functionalized superparamagnetic nano-Fe3O4 composites: Effect of Zn ‎and Mn doping. Journal of Composites Science. 2020;4(2):55. doi: 10. 3390/jcs4020055‎
‎[12] Saeb MR, Najafi F, Bakhshandeh E, Khonakdar HA, Mostafaiyan M, Simon F, et al.Scheffler C. ‎Highly curable epoxy/MWCNTs nanocomposites: An effective approach to functionalization of ‎carbon nanotubes. Chemical Engineering Journal. 2015;259:117-2‎‏5. doi: ‏org/10.1016/j.cej.2014.07.116‎
‎[13] Saeb MR, Rastin H, Nonahal M, Ghaffari M, Jannesari A, Formela K. Cure kinetics of ‎epoxy/MWCNTs nanocomposites: Nonisothermal calorimetric and rheokinetic techniques. Journal of ‎Applied Polymer Science. 2017;134:45221-31. doi: org/10.1002/app.45221‎
‎[14] Pramanik M, Fowler EW, Rawlins JW. Cure kinetics of several epoxy–amine systems at ambient and ‎high temperatures. Journal of Coating Technology Research. 2014;11:143-5‎‏7. ‏doi.org/10.1007/s11998-013-‎‏9565-4‏
‎[15] Atousa A, Shojaei A, Bagheri R. Cure kinetics of nanodiamond-filled epoxy resin: Influence of ‎nanodiamond surface functionality. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2015;54(36):8954-‎‏8962.‏‎ doi: 10.1021/acs.iecr.5b01858‎