مطالعه مقایسه ای اثر نانوآلومینا و نانولوله های کربنی بر پایداری گرمایی، استحکام چسبندگی و شکل شناسی چسب های اپوکسی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه تهران، پردیس دانشکده های فنی، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 4563-11155

2 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، گروه پلاستیک ، صندوق پستی 112-14975

چکیده

نانوپرکننده­ ها به علت خواص مکانیکی عالی برای بهبود خواص ماتریس­ های پلیمری در کاربردهای کارآمد به­ کار گرفته می­ شوند. به ­تازگی رزین­ های اپوکسی­ تقویت شده با نانومواد برای مصارف چسب بسیار مورد توجه قرار گرفته ­اند. در این پژوهش، اثر %5/1 وزنی از تقویت­ کننده ­های مختلف نظیر نانوآلومینا، نانو­لوله ­های کربنی چنددیواره و نیز نانوسیلیکا و تالک بر استحکام چسبندگی شکل­ شناسی و پایداری گرمایی چسب­ های دی­ گلیسیدیل اتر بیس ­فنول A (DGEBA) - اپوکسی نووالاک بررسی و مقایسه شده ­است. استحکام چسبندگی چسب با آزمون استحکام  برشی هم پوشان (ASTM D 1002) اندازه گیری و پایداری گرمایی آن با آزمون گرماوزن­ سنجی (TGA) ارزیابی شد. نحوه پخش و توزیع نانوذرات در چسب اپوکسی با میکروسکوپ الکترونی عبوری و پویشی بررسی شد. نتایح آزمایش ­ها نشان داد، افزودن تقویت­ کننده نانوآلومینا و نانولوله ­های کربنی چنددیواره به چسب اپوکسی باعث افزایش استحکام برشی هم پوشان چسب شده است. همچنین، پایداری گرمایی چسب برحسب دمای شروع تخریب و مقدار زغال باقی­ مانده (بیش از 800درجه سلسیوس) تا حدی بهبود یافت. افزودن %5/1 وزنی نانوآلومینا و %5/1 وزنی نانولوله­­ های کربنی چنددیواره به چسب اپوکسی، استحکام برشی هم پوشان این چسب نانوکامپوزیتی را به ترتیب به مقدار 25 و %70 بهبود داد. از میان این مواد، نانوآلومینا بهترین کارایی را از لحاظ استحکام چسبندگی و گرمایی نشان داد. استفاده هم­ زمان از نانولوله ­های کربنی و نانوآلومینا به شکل هیبریدی و با ترکیب درصد برابر (%75/0 از هر یک) موجب بروز آثار هم­ افزایی در مقدار زغال باقی ­مانده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Comparative Study on the Influence of Nanoalumina and Carbon Nanotubes on Thermal Stability, Adhesion Strength and Morphology of Epoxy Adhesives

نویسندگان [English]

  • Mohammad Mansourian-Tabaei 1
  • Seyed Hassan Jafari 1
  • Hossein Ali Khonakdar 2
1 School of Chemical Engineering, University of Tehran, P.O. Box: 11155-4563, Tehran, Iran
2 2. Department of Plastic Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

Nano-fillers have displayed excellent mechanical properties and are widely used in different polymeric matrices for high performance applications. Recently, epoxy resins modified by nano-reinforcing fillers such as multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and nanoalumina (Al2O3) have been developed for adhesive applications. In this work, the influence of 1.5 weight percent of various nanofillers namely nanoalumina, MWCNT, nanosilica (SiO2) and talc on the thermal stability, strength adhesion and morphology of diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA)/epoxy novolac adhesives was studied. Thermal stability and degradation, adhesion strength and morphology were measured by the thermogravimetry analysis (TGA), lap shear strength test and scanning electron and transmission electron microscopic techniques, respectively. The results showed that incorporation of the nanoalumina and MWCNT into the DGEBA/epoxy novolac adhesives increased the lap shear strength. Moreover, the thermal stability of the epoxy adhesive in terms of onset of degradation temperature and char yield (after 800°C) was improved to some extent. By addition of one and half weight percent nanoalumina and/or MWCNTs in the epoxy adhesives, the lap shear strength increased by about 70 and 25 percent, respectively. Among the investigated fillers, nanoalumina demonstrated the best performance in terms of improvements in the lap shear strength, thermal stability and degradation of the epoxy adhesives. When a combination of nanoalumina and MWCNTs reinforcing fillers (0.75 weight percent nanoalumina and 0.75 weight percent MWCNTs) was used as a hybrid filler in the epoxy adhesive, a synergism effect on the char yield was observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nanocomposites
  • epoxy adhesive
  • lap shear strength
  • thermal stability
  • morphology