بهبود مقاومت آتش گیری آمیزه اپوکسی/پلی استر غیراشباع به کمک نانوفناوری

در این پژوهش، خواص حرارتی، اشتعال پذیری و خواص مکانیکی سه نوع رزین پلی استر غیراشباع (اورتو، ایزو و وینیل استر (v 301)) پخت شده با متیل اتیل کتون پراکساید و نفتنات کبالت و یک نوع رزین اپوکسی (epikote 828) پخت شده با عامل پخت دایسی و آلیاژهایی از آنها مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بدست آوردن میزان درصد تبدیل و همچنین نرخ درصد تبدیل از آزمون طیف نمایی فروسرخ تبدیل فوریه استفاده شده است. رفتار پختی و دمای انتقال شیشه ای توسط آزمون dsc اندازه گیری گردید. خواص حرارتی و مقاومت در برابر سوختن نمونه های مختلف توسط آزمون های نرخ سوختن (ul-94 hb)، تجزیه گرماوزن سنجی (tga) و درصد شاخص حدی اکسیژن (loi) مورد تحقیق قرار گرفتند. در این پژوهش از آزمون خمش برای مطالعه خواص مکانیکی بهره گرفته شد. با مقایسه داده های بدست آمده از نمونه های خالص و آلیاژهای با شبکه های درهم نفوذکرده (ipn) آنها، نمونه ipn-1 یعنی آمیزه epikote/v 301 با ترکیب درصد 25/75 انتخاب گردید. سپس ترکیب درصدهای دیگر این آمیزه ساخته شده و اثر ترکیب درصد روی مورفولوژی و خواص حرارتی، اشتعال پذیری و خواص مکانیکی ipnها بررسی شده است. ترکیب درصدهای انتخابی برای آلیاژها به صورت 25، 50 و 75% وزنی از جزء پلی استر غیراشباع بوده است. نمونه ipn ساخته شده با ترکیب درصد 50/50 (نمونه ipn-2) دارای خواص بهینه در این مرحله انتخاب گردید. در قسمت بعد، نمونه های نانوکامپوزیتی حاوی مقادیر مختلف وزنی 5/1%، 3% و 5% نانو خاک رس (cloisite 30b) تهیه شدند. اثر مقدار نانورس روی مورفولوژی و خواص حرارتی، اشتعال پذیری و مکانیکی نانوکامپوزیت ها مطالعه شده است. با توجه به آزمون های انجام شده، نمونه حاوی 3% وزنی نانوذرات رس (nano-2) به عنوان نمونه بهینه انتخاب شد. در قسمت آخر این پژوهش، اثر عامل کاهنده اشتعال آلومینیوم تری هیدرات (ath) بر مورفولوژی و خواص حرارتی، اشتعال پذیری و مکانیکی آمیزه ipn-2 و همچنین نمونه نانوکامپوزیتی nano-2 بررسی گردید. برای بررسی مورفولوژی، سطوح شکست نمونه های مختلف و نحوه پخش و توزیع نانوذرات در نانوکامپوزیت ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. تصاویر sem نشان دادند که در ipnها با افزایش جزء وینیل استر تا میزان 50% از رفتار شکننده اپوکسی کاسته شده و چقرمگی نمونه بهتر می شود. این تصاویر در مورد نانوکامپوزیت ها تغییر در رفتار چقرمگی را نشان دادند و با افزایش نانورس تا 3% وزنی بهبود در چقرمگی نمونه ها مشاهده گردید. نتایج بدست آمده نشان دادند که با افزودن عامل کاهنده اشتعال یعنی آلومینیوم تری هیدرات به میزان phr 40 (نمونه fr-1) مقاومت در برابر اشتعال پذیری به طور چشمگیری بهبود یافت اما خواص مکانیکی شامل استحکام، میزان خمش در شکست و چقرمگی کاهش پیدا کردند. با اضافه کردن همزمان نانورس (به میزان 3% وزنی) و پودر ath، افت خواص مکانیکی مشاهده شده در نمونه fr-1 بهبود یافت و بدین ترتیب نمونه fr-2 به عنوان نمونه دارای خواص بهینه حرارتی، اشتعال پذیری و مکانیکی انتخاب گردید.