سینتیک پخت رزین اپوکسی - نووالاک دارای بازدارنده شعله تترابرموبیس فنول A، با استفاده از روش گرماسنجی هم‌دما

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

چکیده

در این پژوهش، سینتیک پخت سامانه رزین اپوکسی - نووالاک به همراه تترابرموبیس فنول A به عنوان بازدارنده شعله، با استفاده از عامل سخت کننده نادیک متیل انیدرید و در مجاورت مقادیر مختلف شتاب‌دهنده آمینی به نام بنزیل دی‌متیل آمین بررسی شد. مطالعه سینتیکی با استفاده از روش گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) با آزمون‌های هم دما و در دماهای ۱۰۰، ۱۱۰، ۱۲۰ و ۱۳۰ درجه سلسیوس، انجام شد. نتایج حاصل از آزمون‌های گرماسنجی هم دما، افزایش سرعت واکنش پخت با افزایش مقدار شتاب‌دهنده و دمای پخت را نشان داد. برای اندازه‌گیری درجه تبدیل در محاسبات سینتیکی، گرمای کل واکنش پخت با استفاده از آزمون DSC ناهم دما به‌دست آمد. مؤلفه‌های سینتیک واکنش پخت، بر اساس داده‌های حاصل از آزمون‌های هم دما و با استفاده از روش ارائه شده توسط کمال و سرور معین شد. نتایج حاصل نشان داد، در ابتدا تمام مؤلفه‌های واکنش پخت سامانه اپوکسی فقط تحت تأثیر دمای پخت و مقدار شتاب‌دهنده بوده و نتایج حاصل از مدل استفاده شده با نتایج تجربی هماهنگ است. پس از رسیدن درجه تبدیل واکنش پخت به حدود %۶۵، داده‌های نظری از نتایج تجربی انحراف نشان می‌دهد که به اثر پارامتر نفوذ ربط داده می‌شود. به عبارت دیگر، واکنش پخت تا مرحله شیشه‌ای شدن، رفتار خودکاتالیزوری نشان داده و به‌خوبی با مدل استفاده شده شامل ثابت‌های سرعت k1 و k2 و دو درجه واکنش m و n قابل توصیف است. با شروع پخت و تشکیل شبکه و شیشه‌ای‌شدن سامانه، واکنش پخت بیشتر در کنترل نفوذ بوده و در این حالت نیز با وارد‌کردن پارامتر نفوذ نتایج به‌دست آمده با داده‌های تجربی هم خوانی خوبی را نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Cure Kinetics of Epoxy-Novolac Resin Containing Tetrabromo-bisphenol-A as a Flame Retardant by Isothermal Calorimetry Method

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Shokrolahi
  • Ali Reza Mahdavian
  • Parvin Shokrolahi
Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O.Box 14965/115, Tehran, Iran
چکیده [English]

Cure kinetics of an epoxy-novolac resin with tetrabromo-bisphenol-A, as a flame retardant, was investigated in the presence of nadic methyl anhydride as a curing agent. Different amounts of benzyl dimethyl amine were used as accelerator. The studies on kinetics were carried out using isothermal DSC experiments at 100, 110, 120 and 130°C. The conversions were calculated based on the total heat of curing reaction obtained from non-isothermal DSC analysis at a heating rate of
10°C/min. Kinetic parameters were obtained from isothermal analysis and by a model especifically for autocatalytic curing reactions which have been developed by Kamal and Sourour. The results obtained illustrate that the reaction is controlled by kinetic and diffusion parameters at different reaction stages. In other words, before a glassy state is reached the reaction mainly proceeds with autocatalytic behavior and can be well explained by the equation containing k1 and k2 as the rate constants and n and m as the reaction orders. At higher conversion levels, at about 65%, at the onset of network formation the system turns to a glassy state, the curing reaction is mainly controlled by diffusion (diffusion-controlled system). We conclude therefore that, theoretical and experimental data would be confirmed by considering the diffusion parameters in the corresponding model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • epoxy-novolac resin
  • flame retardant
  • tetrabromo-bisphenol-A
  • cure kinetics
  • isothermal calorimetry