مطالعه مقایسه‌ای مقاومت گرمایی، اشتعال‌پذیری و خواص مکانیکی رزین‌های پلی‌استر غیراشباع و اپوکسی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

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

چکیده

در این پژوهش، خواص گرمایی، اشتعال­‌پذیری و مکانیکی سه نوع مختلف رزین پلی­‌استر غیراشباع ارتو، ایزو و وینیل­ استر و رزین اپوکسی برپایه دی­‌گلیسیدیل اتر بیس فنول A بررسی و مقایسه شد. نظر به استفاده گسترده از این رزین­‌ها در صنعت کامپوزیت، شناخت دقیق خواص آنها برای انتخاب بهترین رزین بسیار حائز اهمیت است. بدین منظور، از آزمون­‌های گرانروی ­سنجی، طیف­‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، سرعت سوزش، تجزیه گرماوزن­‌سنجی (TGA)، شاخص حدی اکسیژن (LOI) و اندازه‌­گیری خواص خمشی استفاده شد. از آنجا که گرانروی رزین‌­های پلی­‌استر غیراشباع در محدوده  300cp تا 450cp قرار دارد، از مزیت شایان توجهی نسبت به رزین­‌های اپوکسی برخوردارند که گرانروی در محدوده 600cp تا 1000cp دارند. از میان سه نوع مختلف رزین پلی­‌استر غیراشباع برررسی شده در این پژوهش، رزین ارتو بیشترین مقدار درصد تبدیل را دارد. پس از آن این مقادیر به ترتیب متعلق به نمونه وینیل استر و ایزو بود. نتایج نشان داد، رزین وینیل استر، خواص بهینه‌­ای از نظر گرمایی، مقاومت در برابر اشتعال و مکانیکی در میان رزین­‌های پلی‌استر دارد. از مقایسه رزین اپوکسی با انواع پلی­‌استر مشاهده شد، رزین اپوکسی سرعت سوزش بیشتری دارد، اما مقدار زغال باقی­‌مانده (12.4%) و درصد (20.2%) LOI آن بیشتر و در نتیجه از پایداری گرمایی زیادتری برخوردار است. نتایج آزمون خمش بیانگر آن است که رزین اپوکسی مدول ( 4/1GPa) و استحکام خمشی (116MPa) بیشتری نسبت به رزین‌­های پلی­‌استر دارد، اما مقدار خمش تا شکست (2.8%) و چقرمگی این نمونه از سه نوع مختلف پلی‌­استر غیراشباع کمتر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Comparative Study on the Thermal Resistance, Flammability and Mechanical Properties of Unsaturated Polyester and Epoxy Resins

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Fathizadeh
  • Mohammad Hosain Beheshty
Department of Composites, Faculty of Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112,Tehran, Iran
چکیده [English]

Thermal properties, flammability and mechanical properties of three different kinds of unsaturated polyester resins, ortho, iso and vinyl ester and an epoxy resin based on diglycidyl ether of bisphenol-A were investigated. Since these resins are widely used in the composite industry it is vital to recognize their properties. For this purpose, viscosity, burning rate, limiting oxygen index (LOI) and flexural properties were measured. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and thermal gravimetric analysis were also performed. The viscosity of unsaturated polyester resins which was in the range of 300 to 450 cp showed an advantage compared to the viscosity of epoxy resin which was in the range of 600 to 1000 cp. The low viscosity property which is usually seen in unsaturated polyester resins is very important from the processing point of view, which in turn helps to ensure a simple processing. The ortho resin showed the highest conversion and conversion rate among the three unsaturated polyester resins. The vinyl ester resin showed a higher conversion than the iso resin. The results showed that the vinyl ester resin had the highest thermal resistance, flammability and mechanical properties among the unsaturated polyester resins used in this work. On the other hand, although the epoxy resin showed the highest burning rate but it had the highest carbon residue or char yield (12.4%) and LOI (20.2%), and consequently the highest thermal resistance. The results of flexural test showed that the epoxy resin had the highest flexural strength (116 MPa) and modulus (4.1 GPa) and the lowest deflection-at-break (2.8%) and toughness in comparison with the unsaturated polyester resins used in this work.

کلیدواژه‌ها [English]

  • resin
  • unsaturated polyester
  • epoxy
  • composite
  • flammability