بهینه سازی استحکام کششی آمیزه فنولی- شیشه استفاده شده در فرایند قالب گیری فشاری

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، گروه کامپوزیت، صندوق پستی 1774-15875

2 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه کامپوزیت، صندوق پستی 112-14975

چکیده

آمیزه‌های قالب‌گیری فنولی، در ساخت عایق‌های گرمایی کاربرد گسترده ­ای دارند. فرایندپذیری و خواص مکانیکی، دو خصوصیت مهم این آمیزه‌هاست. در این پژوهش، جریان‌یابی آمیزه در قالب مارپیچ به ­عنوان شاخص فرایندپذیری و استحکام کششی به­ عنوان شاخص خواص مکانیکی مورد توجه قرار گرفت و اثر متغیرهایی مانند پخت مرحله B، طول الیاف و وجود سیلان بر آنها بررسی شد. نتایج آزمون جریان‌یابی نشان داد، پخت مرحله B اثر قابل­ توجهی بر مقدار جریان آمیزه می‌گذارد و حداقل 3 ساعت  در دمای  85 درجه سلسیوس برای این‌کار لازم است. گرمادهی در این مرحله سبب افزایش گرانروی رزین و کمک به حمل الیاف هنگام فرایند قالب‌گیری و در نتیجه بهبود پخش الیاف می‌شد. استحکام کششی آمیزه‌های قالب‌گیری شده تا زمان 3/5 ساعت از پخت مرحله B، استحکام را افزایش داده شد. ولی مدت زمان بیشتر استحکام را کاهش داد. افزایش گرما‌دهی پس از 3/5 ساعت، پخت را تا مرحله‌ای پیش می‌برد که امکان اتصال اجزای آمیزه به یکدیگر تضعیف می‌شد. اصلاح سیلان نیز در هر حالتی سبب افزایش استحکام می‌شد که با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی به افزایش سازگاری رزین و الیاف، کمک به حمل الیاف هنگام فرایند و درنتیجه پخش بهتر الیاف نسبت داده شد. نکته جالب توجه اینکه برخلاف انتظار اولیه، پخت مرحله B اثر بیشتری بر افزایش استحکام کششی داشت. در حالی که سیلان، استحکام کششی را حدود %30 تا 40% افزایش می‌داد، پخت مرحله B استحکام را بیش از %130 ارتقا می‌داد. استحکام کششی با ازدیاد طول الیاف نیز افزایش یافت که با توجه به ماهیت الیاف کوتاه و نقش مکانیکی آن، موضوع مورد انتظار بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization of Tensile Strength of Phenolic-Glass Compound for Compression Molding Process

نویسندگان [English]

  • Hojjat Rajabzadeh 1
  • Iraj Amiri Amraie 1
  • Amir Masood Rezadoust 2
1 Department of Composites, Malek-e Ashtar University of Technology, P.O. Box: 15875-1774,Tehran, Iran
2 Department of Composites, Faculty of Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

Fiber-reinforced phenolic resins have been widely used in thermal insulation products. Processability and mechanical properties are the two important characteristics of these compounds. In this research, the flow in spiral mold and tensile strength were considered as indicators for processability and mechanical properties, respectively. B-stage curing time, fiber length and silane treatment effects on flow properties and tensile strength were studied. Spiral flow test results showed that B-stage has a significance effect on flow rates optimized at 85°C for 3 h. Under this condition, resin viscosity increased to a suitable level and improved in transferring and dispersing the fibers. Tensile strength was increased by 3.5 h heat treatment and it was dropped beyond the B-stage. Heat treatment beyond this stage weakened the possible attachment of different components together. Silane treatment increased the tensile strength and based on electron microscopy studies there was improved fiber-resin compatibility with better dispersion of the fibers. Although there were improvements observed in fiber dispersion in silane treatment as well as the B-stage curing, but the effect was greater in the latter case, such that treatment by 3.5 h B-stage produced tensile strength by 130% while the silane treatment effect resulted in 30% greater tensile strength. This may imply that for some applications the silane treatment of the fibers is not sufficient and heat treatment could be considered as a substitute. Tensile strength increased with fiber length which was related to the nature of short-fiber
composites, while the load transfer improved with longer fibers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • molding compound
  • phenolic resin
  • silane modification
  • tensile strength
  • compound flow