علوم و فناوری کامپوزیت

اثر لاستیک مایع CTBN و عامل پخت دی آمین انعطاف‌‌پذیر بر خواص پیش‌آغشته‌های اپوکسی- شیشه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی، شیمی، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران

2 استاد، مهندسی پلیمر، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد، مهندسی پلیمر، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، اثر لاستیک مایع کوپلیمر بوتادی‌ان آکریلونیتریل با گروه‌های انتهایی کربوکسیل و اختصار CTBN و عامل پخت دی‌آمین انعطاف‌پذیر (جف‌آمینD-400) به‌طور مجزا بر خواص پیش آغشته های رزین اپوکسی برپایه دی‌گلیسیدیل اتر بیسفنول A و عامل پخت دیسیان دی آمید (Dicy) تقویت شده با الیاف شیشه مطالعه شده است. بدین منظور، خواص پیش‌آغشته های شیشه-اپوکسی مانند جریان پذیری، استحکام برشی پیش‌آغشته و استحکام برشی بین‌لایه‌ای مطالعه شد. از اینرو، درصد مواد فرار، درصد رزین و میزان پیش پخت در پیش‌آغشته‌ها ارزیابی شد. نتایج نشان داد، در تمام نمونه‌های حاوی لاستیک مایع CTBN و عامل پخت جف‌آمین تقریباً مقادیر درصد رزین، درصد مواد فرار و میزان پیش پخت با یکدیگر برابر بود و مقدار جریان‌پذیری با افزودن مقادیر مختلف لاستیک مایع و عامل پخت جف‌آمین تغییر چندانی نکرد. مقدار استحکام برشی با افزودن لاستیک مایع تا phr20 تغییر چندانی نداشته. اما، افزودن عامل پخت جف آمین به مقدار %20 سبب افزایش %8 استحکام برشی شد و افزودن بیشتر آن تا %40 اثر قابل توجهی بر استحکام برشی نداشت. افزودن لاستیک مایع تا phr 5 سبب افزایش استحکام برشی بین لایه ای به مقدار %7/7 شد، ولی در تمام نمونه‌های حاوی جف‌آمین استحکام برشی بین‌لایه‌ای از MPa 6/4 برای سامانه اپوکسی حاوی %100 عامل پخت دیسیان دی آمید به مقدار MPa 0/2 برای سامانه حاوی %60 عامل پخت جف‌آمین کاهش و سپس تا مقدار MPa 6/2 برای سامانه اپوکسی حاوی %100 عامل پخت جف‌آمین افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of CTBN liquid rubber and flexible diamine curing agent on epoxy/glass prepregs properties

نویسندگان [English]

  • Hajar Jamshidi 1
  • Mohammad Hosain Beheshty 2
  • Reza Akbari 3

1 Iran Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran

2 Iran Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran

3 Iran Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran

چکیده [English]

Glass/epoxy prepregs are widely used in composite industry. Although they have significant advantages, the brittleness nature of its epoxy matrix produces some difficulties. In this paper the effect of liquid carboxyl-terminated butadiene-acrylonitrile rubber (CTBN) and a flexible diamine (Jeffamine D-400) curing agent on epoxy prepregs based on diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA) resin and dicyandiamide (Dicy) reinforced with glass fiber were studied. For this purpose, after preparing the resin formulation and its impregnation with glass fiber or preparing the prepreg samples, the effect of CTBN and Jeffamine on epoxy/glass prepregs properties like resin flow, lap shear strength (LSS) and interlaminar shear strength (ILSS) were studied. Volatile content, resin content and pre-curing of prepared prepregs are characterized. Results show that in all samples the amount of resin content, volatile content and pre-curing were nearly the same and adding different amounts of CTBN or Jeffamine do not changed the resin flow. By adding 20 phr of liquid rubber, LSS does not changed but, adding the Jeffamine up to 20% increased the LSS by 8% and adding Jeffamine up to 40% does not changed this property. By adding the CTBN by 5 phr, the ILSS increased by 7.7% and in all Jeffamine samples the ILSS varied from 4.6 MPa for 100% Dicy to 2.0 MPa for sample containing 60% of Jeffamine and 2.6 MPa for 100% of Jeffamine content.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Epoxy/Glass prepreg
  • Epoxy resin
  • CTBN
  • Jeffamine
  • Shear strength
مراجع
1-         
[1] Beheshty, M.H. and Heydari, A., "Science and Technology of Prepregs", Iranian Polymer Joural Science Technology, Vol. 4, pp. 34-47, 1991. (In Persian)
[2]  Fan, J. Zheng, Y. Xie, Y. Sun, Y. Luan, Y. Jiang, W. Wang, C. Liu, S. and Liu, X., "Effect of Solvent Evaporation Technique on the Characteristics of Curing Agent Microcapsules and the Curing Process", Composites Science and Technology, Vol. 138, pp. 80-90, 2017.
[3] Rajaei, M. Beheshty, M.H. and Hayaty, M., "Preparation and Processing Characterization of Glass/Phenolic Prepregs", Polymer and Polymer Composite, Vol. 19, No. 9, pp. 717-724, 2011.
[4] Lubin, G., "Handbook of Fiberglass and Advanced Plastics Composites", Hintington, N.Y.R.E. Krieger, 1997.
[5] Mazumdar, S.K., "Composites Manufacturing: Materials, Products and Process Engineering", CRC, Chapt. 2, 2001.
[6] Park H.,"Dielectric Cure Determination of a Thermosetting Epoxy Composite Prepreg", Journal of Applied Polymer Science, Vo. 134, No. 15, 2017
[7] Philips, L.N., "Design with Advanced Composites Materials", Springer-Verlag, New York, Chapt. 7, 1989. 
[8] Chawla, K.K., "Composites Materials, Science and Engineering", Springer-Verlag, New York, Chapt. 5, 1987.
[9] Shaghaghi, S. Beheshty, M.H. and Rahimi, H., "Preparation and Rheological Characterization of Phenolic/Glass Prepregs", Iranian Polymer Journal, Vol. 20, No.12, pp. 969-977, 2011.
[10] Lee, H. and Neville, K., "Handbook of Epoxy Resins", McGraw Hill, New York, Chapt. 5, 1967.
[11]  Parameswaranpilla, J.  Hameed, N. Pionteck, J.  and  Woo, E.M., "Handbook of Epoxy Blends", Springer, 1-26. 2015.
[12] May, C.A., "Epoxy Resins Chemistry and Technology", Marcel Dekker, New York, 2nd ed., Chapt. 5, 1988.
[13] Hamerton, I., "Recent Developments in Epoxy Resins", Rapra Review Reports, Shawbury, Vol. 8, 1996.
[14] Jin, F.L. Li, X. and Park, S.J., "Synthesis and Application of Epoxy Resins: A Review", Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 29, No. 25, pp.1-11, 2015.
[15] Ellis B., "Chemistry and Technology of Epoxy Resins", Chapman and Hall, London, 1993.
[16] Marouf, B.T. Mai, Y.W. Bagheri, R. and Pearson, R.A., "Toughening of Epoxy Nanocomposites: Nano and Hybrid Effects", Polymer Reviews, Vol. 56, No.1, pp. 70-112, 2016.
[17] Mahnam, N. Beheshty, M.H. Barmar, M. and Shervin, M., "Modification of Dicyandiamide-Cured Epoxy Resin with Different Molecular Weight of Polyethylene Glycol and Its Effect on Epoxy/Glass Prepreg Characteristic", High Performance Polymer, Vol. 25, No. 6,  pp. 705-713, 2013.
[18] Sprenger, S., "Epoxy Resins Modified with Elastomers and Surface-Modified Silica Nanoparticles", Polymer, Vol. 54, No.18, pp. 4790-4797, 2013.
[19] Domun, N. Hadavinia, H. Zhang, T. Sainsbury, T. Liaghat, G.H. and Vahid S., "Improving the Fracture Toughness and the Strength of Epoxy Using Nanomaterials: A Review of the Current Status", Nanoscale, Vol. 7, No. 23, pp. 10294-10329, 2015.
[20] Li, S. Lin, Q. and Cuia, C., "The Effect of Core-Shell Particles on the Mechanical Performance of Epoxy Resins Modified with Hyperbranched Polymers", Journal of Materials Research, Vol. 31, No. 10, pp.1393-1402, 2016.
[21] Li, S. Lin, Q. Zhu, H. Hou, H. Li, Y. Wu, Q. and Cui, C., "Improved Mechanical Properties of Epoxy-Based Composites with Hyperbranched Polymer Grafting Glass-Fiber", Polymers for Advanced Technologies, Vol. 27, pp. 898-904, 2016.
[22] Rahman, M.M. Hosur, M. Zainuddin, S. Jajam, K.C. Tippur, H.V. and Jeelani, S., "Mechanical Characterization of Epoxy Composites Modified with Reactive Polyol Diluents and Randomly-Oriented Amino-Functionalized MWCNTs", Polymer Testing, Vol. 31, No. 8, pp. 1083-1093, 2012.
[23] Sahoo, N.G. Rana, S. Cho, J.W. Chan, S.H. and Li, L., "Polymer Nanocomposites Based on Functionalized Carbon Nanotubes", Progress in Polymer Science, Vol. 35, No.7, pp. 837-867, 2010. 
[24] Park, J.S. Park, S.S. and Lee, S., "Thermal and Mechanical Properties of Carbon Fiber Reinforced Epoxy Composites Modified with CTBN and Hydroxyl Terminated Polyester", Macromolecular Symposia, Vol. 249-250, No. 1, pp. 568-572, 2007.
[25] Thomas, R. Yumei, D. Yuelong, H. Le, Y. Moldenaers, P. Weimin, Y. Czigany, T. and Thomas, S., "Miscibility, Morphology, Thermal, and Mechanical Properties of a DGEBA Based Epoxy Resin Toughened with a Liquid Rubber", Polymer, Vol. 49, No. 1, pp. 278-294, 2008.
[26] Yang, G. Fu, S.Y. and Yang, J.P., "Preparation and Mechanical Properties of Modified Epoxy Resins with Flexible Diamines", Polymer, Vol. 48, No. 1, pp. 302-310, 2007.
[27] Kar, S. and Banthia, A.K., "Synthesis and Evaluation of Liquid Amine Terminated Polybutadiene Rubber and Its Role in Epoxy Toughening", Journal of Applied Polymer Science, Vol. 96, No.6, pp. 2446-2453, 2005.
[28] Shi, L.F. Li, G., Sui, G. and Yang, X.P., "Preparation and Mechanical Properties of Epoxy Resin Reinforced with Jeffamine-grafted Carbon Nanotubes", Advanced Materials Research, Vol. 79-82, pp. 553-556, 2009.
[29] Shan, L. Verghese, K. N. E. Robertson, C. G. and Reifsnider, K. L., "Effect of Network Structure of Epoxy DGEBA Poly(oxypropylene) Diamines on Tensile Behavior", Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, Vol. 37, No.19, pp. 2815-2819, 1999.
[30] Abuali Galledari, N. Beheshty, M. H. and Barmar, M., "Effect of NBR on Epoxy/Glass Prepregs Properties", Journal of Applied Polymer Science, Vol. 123, No. 3, pp. 1597-1603, 2012.
[31] Akbari R., Beheshty M.H., and Shervin M., "Toughening of Dicyandiamide-Cured DGEBA-Based Epoxy Resins by CTBN Liquid Rubber", Iranian Polymer Journl, Vol. 22, No. 5, pp. 313-324, 2013.
[32] Jamshidi, H. Akbari, R. and Beheshty, M. H., "Toughening of Dicyandiamide-Cured DGEBA-Based Epoxy Resins Using Flexible Diamine", Iranian Polymer Journl, Vol. 24, No. 5, pp. 399-410, 2015.
 
 
 
علوم و فناوری کامپوزیت
دوره 5، شماره 1
خرداد 1397
صفحه 25-32
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار