منابع پایان‌نامه ارشد c (3193)

3-4-3- پخش نانو ذرات گرافن در حلال و رزین56
3-4-4- نحوه تهیه نمونه نهایی و ساخت نانوکامپوزیت هیبریدی رزول بر پایه الیاف کربن و گرافن56
3-4-5- نحوه تهیه نمونه های کربنیزه شده نانوکامپوزیت رزول بر پایه الیاف کربن و گرافن56
3-5- آزمون های انجام شده58
3-5-1- بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیت به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)58
3-5-2- بررسی ساختار شیمیایی رزین و نانوکامپوزیت با استفاده ازطیف سنجی زیر قرمز به روش FTIR58
3-5-3- بررسی پایداری حرارتی نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن با استفاده از آزمون گرما وزن سنجی (TGA )59
3-5-4- بررسی پخت نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن با استفاده از آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC)60
3-5-5- بررسی نحوه پخش نانو ذرات با استفاده از آزمون طیف سنجی تفرق پرتو ایکس (XRD)60
3-5-6- بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیت با استفاده از آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)61
3-5-7- بررسی خواص خمشی نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن/ الیاف کربن62
3-5-8- بررسی خواص استحکام برشی نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن/ الیاف کربن62
4-فصل چهارم: نتایج65
4-3- مقدمه65
4-4- تعیین مشخصات مواد مصرفی65
4-4-1- تعیین درصد مواد جامد و فرار رزول65
4-4-2- تعیین گرانروی رزین66
4-4-3- بررسی ساختار شیمیایی رزین رزول IL800 با استفاده از FTIR66
4-4-4- بررسی ساختار شیمیایی صفحات گرافن67
4-4-5- بررسی شکل و اندازه صفحات گرافن با استفاده از SEM68
4-4-6- بررسی ریز ساختار صفحات گرافن و نانوکامپوزیت های آن70
4-4-6-أ‌- بررسی ریز ساختار صفحات گرافن و نانوکامپوزیت های آن با استفاده از WAXS70
4-4-6-ب‌- بررسی ساختار گرافن با استفاده از TEM78
4-4-6-ت‌- بررسی ریز ساختار نانوکامپوزیت با استفاده TEM72
4-5- نتایج مربوط به آزمون های بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های هیبریدی رزول/ گرافن/ الیاف کربن73
4-5-1- بررسی خواص خمشی نانوکامپوزیت های تهیه شده73
4-5-2- بررسی خواص برشی نانوکامپوزیت های تهیه شده80
4-5-3- استحکام برشی نانوکامپوزیت های کربن/کربن86
4-6- بررسی ریزساختار نمونه ها به کمک SEM88
4-6-1- بررسی ریزساختار رزین فنولیک و نمونه های حاوی گرافن88
4-6-2- بررسی ریزساختار نانوکامپوزیت هیبریدی رزین فنولیک/الیاف کربن/ نانوگرافن توسط (SEM)93
4-6-3- بررسی ریزساختار نانوکامپوزیت های کربن/کربن رزین فنولیک/الیاف کربن/ نانوگرافن توسط (SEM)98
4-6-4- بررسی پخت رزول و نانوکامپوزیت های حاصل از آن102
4-6-4-أ‌- بررسی پخت به کمک FTIR102
4-6-4-ب‌- بررسی پخت رزین فنولیک و نانوکامپوزیت حاوی گرافن به کمک DSC105
4-6-5- بررسی پایداری حرارتی رزین فنولیک و اثر کسر وزنی گرافن بر روی آن با استفاده از TGA107
5-فصل پنجم: خلاصه و پیشنهادات110
5-1- نتیجه گیری110
5-2- پیشنهادات جهت ادامه کار112
مراجع……………………………………………………………………………………………………………………………113
فهرست شکل‌ها
شکل ‏21 ترکیبات واسط در پخت رزین فنولیک13
شکل ‏22 ساختار رزول پخت شده14
شکل ‏23 ساختار شماتیک گرافن21
شکل ‏24 انواع ساختارهای گرافیتی گرافن، پیچیده شدن ساختار بدون بعد توپ مانند، لوله شدن ساختار یک بعدی نانولوله ها و چسبیدن صفحات گرافن ساختار سه بعدی.22
شکل ‏25 تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از نانوکامپوزیت 1% وزنی پلی اتیلن/ گرافن تهیه شده به روش محلولی ( aو b) و مذاب (c و d)24
شکل‏26 استحکام کششی نانوکامپوزیت های اپوکسی با درصد وزنی پرکننده 1/0%25
شکل ‏27 مدول یانگ نانوکامپوزیت های اپوکسی با درصد وزنی پرکننده 1/0% مقایسه شده با حالت تئوری مدل هالپین تسای.26
شکل ‏28 نمودار چقرمگی شکست و انرژی شکست نانوکامپوزیت های اپوکسی با درصد وزنی پرکننده 1/0%26
شکل ‏29 نمودار نرخ رشد ترک برحسب دامنه تنش27
شکل ‏210 مدول کششی و استحکام کششی نهایی نانوکامپوزیت اپوکسی و صفحات گرافن اکساید28
شکل ‏211 مدول خمشی و استحکام خمشی نهایی نانوکامپوزیت اپوکسی/ گرافن اکساید.28
شکل ‏212 چقرمگی شکست و انرژی شکست نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافن اکساید29
شکل ‏213 آزمون خستگی رزین اپوکسی خالص و رزین حاوی5/0% وزنی گرافن اکساید29
شکل ‏214- الف- استحکام خمشی و ب- مدول خمشی برای نانوکامپوزیت فنولیک حاوی درصدهای مختلف از گرافن (NGP) و نانو الیاف کربن (VGCNF)30
شکل ‏215 آزمون کششی کامپوزیت رزین فنولیک با ذرات گرافیت اکساید در اندازه های مختلف31
شکل ‏216 چقرمگی شکست رزین اپوکسی اصلاح شده با گرافن اکساید و گرافیت34
شکل ‏217مقاومت الکتریکی نانوکامپوزیت اپوکسی با درصدهای مختلف گرافن37
شکل ‏218 فاکتور افزایش هدایت حرارتی بر حسب مقادیر مختلف پرکننده برای کامپوزیت های اپوکسی38
شکل ‏219 هدایت حرارتی نانوکامپوزیت های اپوکسی/ گرافن، اپوکسی/نانولوله های کربنی چند دیواره و اپوکسی با گرافن اصلاح شده (Py-PGMA)39
شکل ‏220 آزمون گرما وزن سنجی برای گرافن اکساید احیا شده در دماهای مختلف40
شکل ‏221 آزمون گرما وزن سنجی رزین فنولیک پر شده با 5/0% وزنی از صفحات گرافن اکساید احیا شده در دماهای مختلف41
شکل ‏222 آزمون گرما وزن سنجی نانوکامپوزیت با درصدهای مختلف از صفحات گرافن اکساید41
شکل ‏223 طیف پراش اشعه ایکس الف) رزین خالص ب) نانوکامپوزیت رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید42

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

شکل ‏224 نمودار گرما وزن سنجی مربوط به نانوکامپوزیت رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف از صفحات گرافن و نانو الیاف کربن43
شکل ‏225 نمودار گرما وزن سنجی کامپوزیت رزین فنولیک با ذرات گرافیت اکساید در اندازه های مختلف44
شکل ‏226 نمودار گرما وزن سنجی مربوط به رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید45
شکل ‏227 آزمون گرماسنجی پویشی تفاضلی از رزین فنولیک خالص و نانوکامپوزیت حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید46
شکل ‏228 الف – نمودار DSC رزین فنولیک و نانوکامپوزیت های آن با 5/0% وزنی گرافن و نانو الیاف کربن و ب – تغییرات آنتالپی پخت با تغییر درصد گرافن و نانو الیاف کربن47
شکل ‏229 نمودار گرماسنجی پویشی تفاضلی کامپوزیت رزین فنولیک با ذرات گرافیت اکساید در اندازه های مختلف48
شکل ‏230 تغییرات مدول ذخیره و tan δ بر حسب دما برای رزین فنولیک و کامپوزیت رزین فنولیک/ 5/0% گرافن اکساید49
شکل ‏231 نمودار گرماسنجی پویشی تفاضلی رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید49
شکل ‏31 تصویری از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی58
شکل ‏32 تصویری ازدستگاه FTIR مدل Equinox 5559
شکل ‏33 تصویری از دستگاه DSC مدل Star SW 10.0060
شکل ‏34 تصویری از دستگاه طیف سنج تفرق پرتو ایکس61
شکل ‏35 تصویری از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)61
شکل ‏36 انواع شکست ها در آزمون خمش با تکیه گاه کوتاه63
شکل ‏41 طیف FTIR رزول خالص پخت نشده67
شکل ‏42 طیف FTIR صفحات گرافن68
شکل ‏43 تصویر SEM از صفحات گرافن با زیر لایه شیشه ای با بزرگ نمایی x1000069
شکل‏44 تصویر SEM از صفحات گرافن با زیر لایه مشبک در بزرگ نمایی الف (x20000) و ب (x70000)69
شکل ‏45 سه حالت نمادین برای پرکننده های سیلیکاتی امکانپذیر برای نانوکامپوزیت های بر پایه گرافن: الف) انباشته شده، ب) بین لایه ای شده، ج) ورقه ورقه شده70
شکل ‏46 طیف WAXS صفحات گرافن و نانوکامپوزیت با درصدهای وزنی مختلف از آن71
شکل ‏47 تصویر TEM از صفحات گرافن72
شکل ‏48 تصویر TEM نانوکامپوزیت رزین فنولیک حاوی 1% وزنی گرافن73
شکل ‏49 نمودار تنش-کرنش نانوکامپوزیت رزول/الیاف کربن با درصدهای وزنی مختلف از گرافن74
شکل ‏410 مدول خمشی نمونه mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن75
شکل ‏411 استحکام خمشی نمونه های mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن76
شکل ‏412 کرنش در شکست نمونه های mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن77
شکل ‏413 چقرمگی نمونه های mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن78
شکل ‏414 مدول خمشی نمونه های mm3 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن79
شکل ‏415 استحکام خمشی نمونه های mm3 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن80
شکل ‏416 شکست برگشت ناپذیر81
شکل ‏417 شکست برشی بین لایه ای در کامپوزیتهای رزول/گرافن/ الیاف کربن81
شکل ‏418 جدا شدن لایه های به هم چسبیده الیاف کربن در کامپوزیتهای رزول/گرافن/ الیاف کربن81
شکل ‏419 نمودارهای تست خمش با فاصله تکیه گاه کوتاه A (R/50CF/0G)، B (R/50CF/0.5G)، C (R/50CF/1G)، D (R/50CF/2G) و E (R/50CF/3G).82
شکل ‏420 نمودار ستونی نیروی پیش برنده شکست نمونه های با درصدهای مختلف از گرافن83
شکل‏421 استحکام برشی نانوکامپوزیت های با ضخامت mm5 حاوی درصدهای مختلف گرافن85
شکل ‏422 استحکام برشی نانوکامپوزیت های با ضخامت mm3 حاوی درصدهای مختلف گرافن86
شکل ‏423 استحکام برشی نانوکامپوزیت های کربن/کربن با ضخامت mm5 حاوی درصدهای مختلف گرافن87
شکل ‏424 استحکام برشی نانوکامپوزیت های کربن/کربن با ضخامت mm3 حاوی درصدهای مختلف گرافن88
شکل‏425- تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیک خالص بدون گرافن با بزرگ نمایی x50089
شکل‏426 تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف ( x1000) و ب (x500)90
شکل‏427 تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیک حاوی 1% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف (x500) و ب (x5000)91
شکل ‏428 تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیک حاوی 2% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف (x500)، ب (x5000) و ج (x10000)92
شکل‏429 تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیک حاوی 3% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف (x5000) و ب (x493)93
شکل‏430 تصویر SEM از سطح شکست کامپوزیت رزین فنولیک/ الیاف کربن با بزرگ نمایی های الف (x2000)، ب (x3000)، ج (x5000)، د (x12000) و ﻫ (x5000)94
شکل ‏431 تصویر SEM از سطح شکست کامپوزیت رزین فنولیک/ الیاف کربن با 5/0% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف x)12000) و ب (x 5000)95
شکل ‏432 تصویر SEM از سطح شکست کامپوزیت رزین فنولیک/ الیاف کربن با 1% وزنی گرافن با بزرگ نمایی های الف x)3000)، ب (x12000)، ج (x5000) و د (x5000)96
شکل ‏433 تصویر SEM از سطح شکست کامپوزیت رزین فنولیک/ الیاف کربن با 2% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف و ب (x5000)97
شکل ‏434 تصویر SEM از سطح شکست کامپوزیت رزین فنولیک/ الیاف کربن همراه با 3% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف x)3000) و ب (x5000)98
شکل ‏435 تصویر SEM از کامپوزیت کربن/کربن بدون نانو با بزرگ نمایی x100099
شکل ‏436 تصویر SEM از کامپوزیت کربن/کربن با 5/0% وزنی گرافن با بزرگ نمایی x100099
شکل ‏437 تصویر SEM از کامپوزیت کربن/کربن با 1% وزنی گرافن با بزرگنمایی x2000100
شکل ‏438 تصویر SEM از کامپوزیت کربن/کربن با 2% وزنی گرافن با بزرگنمایی x1000100
شکل ‏439 تصویر SEM ازکامپوزیت کربن/کربن با 3% وزنی گرافن با بزرگنمایی x1000101
شکل ‏440 تصویر رزین فنولیک خالص کربنیزه شده101
شکل ‏441 تصویر رزین فنولیک کربنیزه شده حاوی 1% وزنی گرافن102
شکل ‏442 طیف FTIR رزین فنولیک خالص پخت شده و پخت نشده103
شکل ‏443 شماتیک واکنش بین صفحات گرافن اکساید و رزین فنولیک104
شکل ‏444 طیف FTIR رزین فنولیک پخت شده خالص و دارای 1% وزنی گرافن104
شکل ‏445 مقایسه پیک FTIR ناحیه استری رزین فنولیک پخت شده خالص و دارای 1% وزنی گرافن105
شکل ‏446 نمودار DSC رزول خالص و رزول دارای گرافن با سرعت حرارت دهی ºC.min-17106
شکل ‏447 نمودار TGA رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف گرافن108
شکل ‏448 نمودار DTG رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف گرافن108
فهرست جداول
جدول ‏21 مشخصات رزین فنولیک تقویت نشده15
جدول ‏22 فرمولاسیون نمونه های تهیه شده31
جدول ‏23 مدول یانگ و استحکام کششی نانوکامپوزیت فنولیک با درصدهای مختلف از گرافن اکساید32
جدول ‏24 خواص رزین اپوکسی و نانوکامپوزیت حاصل از آن33
جدول ‏25 خواص کششی نانوکامپوزیت های اپوکسی34
جدول ‏26 میزان ذغال گذاری رزین خالص و نانوکامپوزیت رزین فنولیک با درصدهای مختلف از گرافن و نانو الیاف کربن44
جدول ‏31 مواد اولیه مورد استفاده در پروژه51
جدول ‏32 مشخصات رزین فنولیک رزول52
جدول ‏33 مشخصات عمومی الیاف کربن53
جدول ‏34 مشخصات نانو ذره گرافن53
جدول ‏35 تجهیزات و دستگاه ها54
جدول ‏36 کد گذاری و ترکیب درصد نمونه های گرافن/رزول/الیاف کربن57
جدول ‏37 کد گذاری و ترکیب درصد نمونه های کربنیزه شده گرافن/رزول/الیاف کربن57
جدول ‏41 میزان گرانروی رزین فنولیک IL800 اندازه گیری شده توسط ویسکومتر چرخشی66
جدول ‏42 نتایج مربوط به اثر گرافن بر رفتار پخت رزول خالص و رزول حاوی گرافن در سرعت حرارت دهی (ºC.min-17)106
جدول ‏43 خواص حرارتی رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف گرافن109
چکیده
رزینهای فنولیک دارای پایداری ابعادی، حرارتی، مقاومت شیمیایی و خوردگی بسیار عالی هستند. همچنین مواد فرار تولید شده در حین تخریب حرارتی این رزین دارای سمیت پایین بوده و علاوه بر این دارای ذغال گذاری بالا میباشد. رزینهای فنولیک به علت دارا بودن خواص مطلوب ذکر شده کاربردهای فراوانی در حوزههایی مانند قطعات داخلی هواپیماهای جنگی، سازههای مورد استفاده در سکوهای دریایی، پلاستیکهای دیر سوز و کامپوزیتهای کربن/کربن یافتهاند. در این پژوهش نمونههای رزین فنولیک از نوع رزول تقویت شده با الیاف کربن و نانو ذرات گرافن تهیه شد. مقادیر مختلفی از گرافن (5/0%، 1%، 2% و 3%) در محلول 50% وزنی رزین فنولیک و اتانول توسط امواج فراصوت به مدت 10 دقیقه با 60% توان دستگاه پخش گردید. پس از آن کامپوزیتهای هیبریدی حاوی 50% وزنی الیاف کربن به روش لایه گذاری دستی تهیه شد و فرآیند پخت نمونهها در دمای ºC160، فشار 120 بار توسط پرس گرم صورت گرفت. مورفولوژی، خواص حرارتی و خواص مکانیکی نانوکامپوزیتهای تهیه شده توسط آزمونهای XRD، FTIR، SEM، TEM، DSC، TGA و خمش سه نقطهای بررسی گردید و نتایج حاصل مورد مقایسه قرار گرفت. با افزودن 1% وزنی گرافن به کامپوزیتهای حاصله مدول و استحکام خمشی نمونهها به ترتیب 5/19% (GPa2/38) و 7/8 % (MPa471) افزایش یافت. همچنین استحکام برشی نمونه حاوی 1% وزنی گرافن 23% نسبت به نمونه خالص افزایش پیدا کرد. مقاومت حرارتی کامپوزیتهای رزین فنولیک/گرافن در مقایسه با رزین خالص افزایش قابل ملاحظهای نشان داد. به عنوان مثال در نمونه حاوی 1% وزنی گرافن افزایش مشاهده شده در شاخصهای T5%، T10% و Td,max به ترتیب 12، 30 و ºC5 بود. نتایج حاصل از آزمون DSC نشان داد که افزودن نانو ذرات گرافن باعث کاهش آنتالپی واکنش پخت و همچنین انتقال پیک گرمازا به دماهای بالاتر میگردد. این امر میتواند نشان دهنده اثر ممانعت فضایی صفحات گرافن در حین واکنش پخت باشد که ناشی از مساحت سطح بالای صفحات گرافن است.
کلید واژه: رزین فنولیک، گرافن، الیاف کربن، برش بین لایهای، خواص مکانیکی
فصل اول
مقدمه
در دهه گذشته توسعه نانوکامپوزیتهای پلیمری جدید رشد قابل توجهای داشته است. در مقابل کامپوزیتهای متعارف و معمول، نانوکامپوزیتها دارای ویژگی هستند که در آن از پرکنندهای که حداقل در یک بعد دارای اندازه کمتر از nm100 باشد استفاده شده است. از جمله مزایای نانوکامپوزیتهای پلیمری این است که خواص متعددی به پلیمر اولیه میدهد با وجود این که نسبت به دیگر تقویت کنندهها محدودیت کمتری در فرآیندپذیری آن ایجاد مینماید[1]. کلید این ویژگیها در طراحی و رفتار نانوکامپوزیتهای پلیمری است که شامل اندازه و خواص نانو ذره پرکننده و سطح مشترک بین نانو ذره پرکننده و ماتریس میباشد[2].
در گذشته نه چندان دور پایه نانوکامپوزیتهای پلیمری جدید نانولولههای کربنی1 بود که تحقیقات وسیعی روی آن انجام گرفت. دسته شدن و تجمع ذاتی نانولولههای کربنی و هزینه بالای تولید آن کاربرد این مواد را محدود کرده است[3]. در این میان گرافن2 به عنوان یک جایگزین که نوید بخش تولید نانوکامپوزیتهای پلیمری جدید است توجهها را به خود معطوف کرده که ناشی از خواص عالی آن از جمله خواص حرارتی، الکتریکی، مکانیکی و فیزیکی میباشد[4].
هدف
امروزه در بسیاری از کاربردهای مهندسی، به تلفیق خواص مواد نیاز است و امکان استفاده از یک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را برآورده سازد، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبکی ، مقاومت سایشی و مقاومت در برابر نور ماوراء بنفش خوبی داشته باشند و در دمای بالا استحکام خود را از دست ندهند. از آنجایی که یافتن مادهای که همه خواص فوق را دارا باشد، دشوار است، بهتر است به دنبال روشی برای ترکیب خواص مواد باشیم، این راه حل همان استفاده از مواد کامپوزیتی است. در این پژوهش، فعالیتهای تحقیقی در زمینه تهیه نانوکامپوزیتهای هیبریدی رزول/گرافن/الیاف کربن صورت گرفت تا پارامترهای موثر در تهیه و ترکیب درصد بهینه آنها شناسایی شوند و سپس نقش صفحات گرافن بر روی پخت، مقاومت حرارتی، مورفولوژی و ساختار شیمیایی رزین فنولیک و همچنین چسبندگی رزین به الیاف و خواص مکانیکی حاصل از آن بررسی گردد.
پیشینه تحقیق
رزینهای فنولیک
رزینهای فنولیک یا رزین فنول فرمالدهید که بعضاً به آن فنوپلاست3 نیز میگویند، رزینی است که از واکنش فنول یا مشتقات آن، با یک آلدهید به دست میآید که معمولا آلدهید مصرفی فرمالدهید میباشد. تولید این رزین در سال 1905 توسط بیکلند4 آغاز شد. او به روشهای کنترل و توسعه واکنش برای به دست آوردن محصولی مفید پیبرد و در سال 1907 موفق به اخذ اولین امتیاز در این زمینه شد. اگرچه واکنش بین فنول و آلدهیدها مدتها قبل از این تاریخ شناخته شده بود ولی با افزودن پرکنندههای معدنی و پودر چوب به رزین، موادی مناسب قالبگیری تهیه کرد و آنها را تحت فشار و دما قالبگیری نمود و اولین کمپانی ساخت این مواد را تحت نام باکلیت5 در سال 1910 در آلمان افتتاح کرد. رزین فنولیک تقویت شده با پارچه نیز در سال 1930 میلادی تولید گردید[5].
نانوکامپوزیتهای گرافن
حوزه فناوریهای مرتبط با نانو بیش از حدود 25 سال پیش توسعه یافته و اهمیت آن روز به روز بیشتر گردید. اخیرا نانو مواد محدوده وسیعی از کاربردها را به خاطر ویژگیهای ساختاریشان به خود اختصاص دادهاند با این حال دانشمندان مواد، به دنبال موادی با خواص فیزیکی خوب که از لحاظ ابعادی در محدوده نانو باشند، هستند. از این نظر کشف گرافن و نانوکامپوزیتهای پلیمری بر پایه آن در جایگاه دانش نانو بسیار حائز اهمیت بوده و نقش کلیدی را در دانش و تکنولوژی جدید ایفا میکند. در مجموع استفاده از نانو مواد غیر آلی به عنوان تقویت کننده در تولید کامپوزیتهای پلیمری/ مواد معدنی به دلیل خواص منحصر به فرد آنها بسیار مورد توجه قرار گرفته و در صنایع خودرو، هواپیماسازی، ساختمان و الکترونیک به کار میروند. تحقیقات عمدهای روی نانوکامپوزیتهای پلیمری بر پایه مواد لایهای از منابع طبیعی از جمله مونت موریلونت6 از ترکیبات سیلیکات و خاک رس سنتزی متمرکز شدهاند. رسانایی الکتریکی و حرارتی خاک رس خیلی ضعیف است لذا به منظور رفع این مشکل نانو پرکنندههای بر پایه کربن از جمله دوده7، نانولولههای کربنی، گرافن و نانو الیافکربن8 برای تهیه نانوکامپوزیتهای پلیمری معرفی شدند[4].
کشف گرافن با ترکیبات آن و تواناییهایش برای پراکنش خوب درون ماتریسهای پلیمری مختلف، یک شاخه جدیدی از نانوکامپوزیتهای پلیمری را به وجود آورد. گرافن یک تک لایه اتمی نازک است که درون یک صفحه دوبعدی با اتمهای کربن SP2مانند یک ساختار لانه زنبوری آرایش یافته است. دگرشکلهای9 کربن با ابعاد متفاوت از گرافن درست میشود[6]. به عنوان مثال گرافیت (دگرشکل سه بعدی کربن) از صفحات گرافن که به هم چسبیدهاند و فاصلهای حدود ºA37/3 دارند تشکیل میشود. دگرشکل بدون بعد کربن که فولرن10 نام دارد و به صورت کروی است و میتوان به صورت رویایی در نظر گرفت که آن از پیچیده شدن صفحات گرافن درست شود. دگرشکل یک بعدی کربن، نانولولههای کربنی میباشد که میتوانند از طریق لوله شدن و باریک شدن صفحات گرافن ساخته شوند. در واقع این دگر شکلهای کربن از گرافن سنتز نمیشوند. خود گرافیت یک ماده طبیعی است که در سال 1555 در Brrowdale انگلستان به دست آمد اما اولین باری که از آن استفاده شد شاید به 4000 سال پیش برگردد. نانولولههای کربنی تک دیواره اولین بار در سال 1991 بعد از کشف فولرن در سال 1985 سنتز شد. البته اولین گزارشهای منتشر شده برای سنتز و تولید گرافن به سال 1970 برمیگردد. جداسازی یک تک لایه گرافن برای اولین بار در سال 2004 از طریق لایه لایه کردن میکرو مکانیکی گرافیت به دست آمده است. خواص استثنایی تک لایه گرافن مانند مدول یانگ TPa1 و استحکام GPa130 آن را به قویترین مادهای که تاکنون خواص آن اندازهگیری شده تبدیل کرده است. هدایت حرارتی و الکتریکی آن به ترتیب W/mK5000 و S/cm6000 است که بالاتر از مقادیر گزارش شده برای نانولولههای کربنی میباشد. همچنین مساحت سطح صفحات گرافن بسیار زیاد است (m2/g2630). این خواص بسیار عالی باعث شده تا صفحات گرافن توانایی بهبود خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی پلیمرها را داشته باشند به همین دلیل در دهه گذشته بررسی این ماده شگفت انگیز و نانوکامپوزیتهای آن، مورد توجه بسیاری از محققین و دانشمندان قرار گرفته به طوری که از سال 2004 تا 2009 حدود 3000 مقاله ISIدر حوزه نانوکامپوزیتهای بر پایه گرافن منتشر شده است[7].
روش کار و تحقیق
در این پروژه در یک سیستم آزمایشگاهی نانوکامپوزیتهای هیبریدی رزول/گرافن/ الیاف کربن تهیه شد بدین صورت که در ابتدا گرافن به صورت محلولی در رزول پخش گردید و پس از حذف حلال اضافه شده، الیاف را به روش دستی به آن آغشته کرده و با استفاده از پرس داغ نمونه نهایی به دست آمد. در ادامه خواص مکانیکی نمونه با استفاده از آزمون خمش و همچنین رفتار حرارتی و مورفولوژی رزین با استفاده از آزمونهای گرماسنجی پویشی تفاضلی (11DSC)، گرما وزن سنجی (12TGA) و میکروسکوپ الکترونی پویشی (13SEM) مورد بررسی قرار گرفت.
در فصل دوم این پایاننامه به موضوعات و مفاهیم علمی مرتبط با کار انجام شده و مروری بر کارهای دیگران پرداخته شده است. در فصل سوم مواد و دستگاههای مورد استفاده برای انجام کار و روشهای آزمون ذکر شده است و در فصل چهارم نتایج حاصل از تحقیق مورد بحث و بررسی قرار میگیرد و پیشنهادات لازم جهت ادامه کار در فصل پنجم ارائه شده است.
فصل دوم: مروری بر مطالعات انجام شده
مقدمه
از آنجا که نیمه دوم قرن بیستم را میتوان نقطه آغازین جایگزینی مواد غیر فلزی به جای فلزات با هدف دستیابی به مواد و محصولات با خواص فوقالعاده و در عین حال مقرون به صرفه اقتصادی دانست و همانگونه که از تجربه موفق کشورهای صنعتی و توسعه یافته بدست میآید، طی طریق وصول به اهداف توسعه صنعتی حداقل در بخش قابل توجهی از صنایع، منوط و مشروط به تمرکز و سرمایهگذاری در جهت دستیابی به تکنولوژی مواد غیر فلزی به طور زیر بنایی میباشد. در این ارتباط برخورداری پلیمرها به طور عام و کامپوزیتها به طور خاص از جایگاه ویژه و رو به توسعه در صنعت و جایگزینی آنها به جای مواد فلزی امری بدیهی و بی نیاز از استدلال میباشد. ارائه محصولات کامپوزیتی با خواص خارقالعاده و استحکام و دوام غیر قابل قیاس با اکثر فلزات که امروزه به صورت جریان مستمر همواره حیرت متخصصین و اولیای صنعت را در جهان برمیانگیزد را میبایستی تا حد زیادی مدیون ابداع و ساخت انواع تقویت کنندههای با استحکام بالا دانست[8].
کامپوزیت
کامپوزیت مادهای چند جزئی است که بخش پیوسته و اصلی آن ماتریس نام دارد. جزء اصلی ماتریس رزین است و با افزودن مواد به رزین و یا ماتریس بخشی از خواص اجزاء که مورد نیاز است، اصلاح میگردد.
با توجه به تعریف یاد شده، کامپوزیتها در اصل از زمانهای قدیم مورد توجه بشر بوده است. از نمونههای قدیمی کاربرد این نوع مواد میتوان به کاهگل و یا مومیایی اشاره نمود. تاریخچه کامپوزیتها را میتوان بصورت زیر خلاصه نمود.
سازههای کاهگلی (1500سال قبل از میلاد)
کمان چند لایهای، ساخته شده از تاندون حیوانات، چوب و ابریشم (1000سال قبل از میلاد)
آغشته کردن سطوح پارچهای هواپیماها با لاک محلول رزینی، 1910 میلادی
فروش الیاف شیشه توسط شرکت Owens Corning، 1938 میلادی
ساخت پلاستیکهای تقویت شده با الیاف شیشه در پایگاه هوایی Wright Patterson، 1942 میلادی
ساخت الیاف کربن توسط شرکت Union Carbide، 1959 میلادی
ثبت اختراع الیاف کربن بر پایه PAN توسط Shido ، ژاپن، 1961 میلادی
ساخت الیاف پیوسته سرامیک و بور، 1965 میلادی
ساخت الیاف کولار، 1971 میلادی
ساخت الیاف پلی اتیلن با جرم ملکولی فوق سنگین، 1985 میلادی
استفاده مجدد از الیاف طبیعی، 1990 میلادی
کامپوزیتها خواص مکانیکی خوبی داشته و از انعطاف پذیری مناسبی در طراحی برخوردارند و روشهای ساخت آنها نسبتا آسان است. آنها موادی، سبک، مقاوم در برابر خوردگی و ضربه، دارای مقاومت خستگی عالی، مستحکم و با دواماند و به روشهای مختلفی قابل تبدیل به یک محصول یا یک نمونه میباشند[5].
یک کامپوزیت شامل یک یا چند فاز غیر پیوسته در یک فاز پیوسته است. فاز غیر پیوسته معمولا سختتر و قویتر از فاز پیوسته است لذا به آن فاز تقویتکننده گفته میشود. عمدتاً در یک کامپوزیت سه ناحیه متمایز شامل فاز پیوسته، فاز غیر پیوسته و فصل مشترک (Interface) این دو فاز وجود دارد که تعیین کننده خواص و رفتار کامپوزیت میباشد[5]. عموماً کامپوزیتها را بر حسب نوع فاز غیر پیوسته به سه دسته زیر طبقهبندی میشوند.
کامپوزیتهای ذرهای: از ترکیب یک یا چند نوع ذره مشخص به عنوان فاز تقویت کننده، که این ذرات میتوانند پولکی شکل، صفحهای و حتی میکروکرههای تو خالی باشد و یک فاز پیوسته (ماتریس) تشکیل میشود.
کامپوزیتهای لیفی: از ترکیب الیاف کوتاه یا بلند، به عنوان تقویت کننده با فاز ماتریس تشکیل میشود.
ساختارهای ساندویچی14: این نوع کامپوزیت از دو ورقه نازک و محکم که به دو طرف یک مغزی سبک و ضخیم به عنوان هسته چسبیدهاند، تشکیل شده است.
کاربردهای کامپوزیتها
کامپوزیتها به دلیل ویژگیهای خاص خود از قبیل استحکام، سبکی، مقاومت خوردگی، عایق گرما و الکتریسیته، سهولت و انعطاف در طراحی و شکلدهی، در صنایع مختلفی کاربرد دارند. اهم این صنایع عبارتند از:
حمل و نقل (خودرو و ریلی)
ساختمان
هوا- فضا
دریایی
شیمیایی
برق و الکترونیک
پزشکی
تفریحی- ورزشی
نظامی
در مورد کاربرد کامپوزیتها در صنایع مختلف، آمار متفاوتی وجود دارد. اما نکته مشترک همه این گزارشات این است که بیشترین حجم کامپوزیتها در صنایع حمل و نقل و ساختمان مصرف میشود[5].
ضرورت سبک سازی کامپوزیتها
مهمترین دلیل رشد روز افزون مصرف کامپوزیتها در صنایع مختلف، سبک بودن آنها و نسبت بالای استحکام به وزن آنها است. بطور مثال استفاده از مواد کامپوزیتی موجب کاهش 35 درصدی در وزن خودروها شده است که این موضوع میتواند باعث صرفهجویی قابل توجهی در مصرف سوخت شود. البته باید توجه داشت که در کاربردهای دیگر مانند صنایع دریایی یا صنایع هوا- فضا، نیاز به تقویت این مزیت کامپوزیتها است.
با توجه به توضیحات بالا به نظر میرسد سبک سازی کامپوزیتهای پلیمری یکی از نیازهای روز افزون صنایع مختلف باشد، به ویژه این موضوع در صنایع هوا- فضا و نیز زیر دریاییها مورد اهمیت است.
روشهای سبک سازی کامپوزیتها
بطور کلی سه روش برای سبک کردن یک سازه پلیمری وجود دارد:
استفاده از مواد سبکتر در ساخت سازه
تغییر در ساختار سازه
استفاده هم زمان از دو روش بالا
رزینهای مورد استفاده در کامپوزیتها
هر ترکیب کامپوزیتی از دو جز اصلی ماتریس و فاز غیر پیوسته یا تقویت کننده تشکیل شده است. همچنین طبقه بندی بر اساس شکل و نوع تقویت کننده نیز وجود دارد اما کامپوزیتها را میتوان بر اساس ماتریس آنها هم به صورت کامپوزیتهای پلیمری، کامپوزیتهای سرامیکی و کامپوزیتهای فلزی طبقه بندی نمود. مهمترین وظایف ماتریس در کامپوزیت عبارت است از:
حفظ یکپارچگی کامپوزیت
انتقال تنش به فاز تقویت کننده
محافظت از فاز تقویت کننده در مقابل عوامل محیطی (نظیر رطوبت)
حفاظت سطح فاز تقویت کننده از سایش
با توجه به این که در این تحقیق کامپوزیتهای پلیمری مورد بررسی قرار گرفته است، در ادامه فقط در مورد این کامپوزیتها بحث میشود. در بین کامپوزیتهای پلیمری، کامپوزیتهای ساخته شده با سه نوع رزین اپوکسی، فنولیک و پلی استر غیر اشباع بیشترین کاربرد را دارند[5].
رزینهای فنولیک
واکنش فنول و فرمالدهید در حضور کاتالیزور اسیدی یا بازی صورت میگیرد؛ با توجه به نسبت مولی فنول و فرمالدهید و نوع کاتالیزور مصرفی، رزینهای فنولیک به دو دسته رزول15 و نووالاک16 تقسیم میشوند. اگر نسبت مولی فنول به فرمالدهید کمتر از یک و کاتالیزور مصرفی بازی باشد، رزین حاصل را رزول گویند. اما اگر نسبت مولی فنول به فرمالدهید بیشتر از یک و کاتالیزور مصرفی اسیدی باشد، رزین حاصل را نووالاک گویند. این دو نوع رزین فنولیک دارای خواص و کاربردهای مختلفی میباشند. رزولها ذاتا گرماسخت بوده، برای پیشرفت واکنش و شبکهای شدن نیازی به عامل پخت ندارند، در حالی که نووالاکها ذاتا گرمانرم میباشند و لازم است که به آنها عامل پخت اضافه گردد که معمولاً بیشتر هگزا متیلن تترا آمین یا یک رزول اضافه میکنند و به همین جهت رزینهای نووالاک را رزینهای دو مرحلهای گویند.
نوع کاتالیزور و نسبت مولی مواد اولیهای که در ساخت رزین فنولیک به کار برده میشود به مقدار زیادی در وزن مولکولی آن تأثیر گذاشته و در نتیجه در خصوصیات فیزیکی رزین تأثیر بسزایی دارد. رزینهای فنولیک وقتی در حالت غیرشبکهای باشند، وزن ملکولی نسبتاً کمی دارند. فنول سه عاملی و فرمالدهید دو عاملی میباشد. وزن مولکولی رزولها معمولا از نوع نووالاکها کمتر است. رزولها عمدتاً به حالت مایع وجود داشته و مورد استفاده قرار میگیرند، در حالی که نووالاکها معمولا به شکل جامد مصرف میشوند[5].
پخت رزینهای فنولیک
رزینهای فنولیک محصولاتی قابل حل و ذوب با وزن مولکولی پایین هستند به عبارتی این رزینها با وزن مولکولی پایین ساخته شده و در همین حالت به بازار عرضه میگردند. واکنشهای اتصالات عرضی متعاقبا انجام شده و وزن مولکولی رزین افزایش مییابد تا ساختمان شبکه مانندی را بدست آورند. واکنش یک رزین گرماسخت شامل سه مرحله Aو Bو Cاست.
مرحله Aاولین مرحله در واکنش یک رزین گرماسخت است که رزین هنوز در مایعات معینی انحلالپذیر و ذوب شدنی است و وزن مولکولی پایینی دارد. در این مرحله رزین ممکن است به حالت مایع، جامد یا نیمه جامد باشد که رزینهای گرماسخت ارائه شده به بازار در این مرحله هستند.
مرحله B، یک مرحله میانی در واکنش رزینهای گرماسخت است که در این مرحله رزین در اثر گرما، نرم و در تماس با مایعات معینی متورم میگردد، اما به طور کلی ذوب یا حل نمیگردد به عبارتی رزینهای گرماسخت هنگام سخت شدن از یک حالت کشسان میگذرند که به آن مرحله Bگویند، مدت زمان گذر از یک حالت مایع به یک حالت لاستیکی در یک دمای مشخص را زمان Bنامند. رزینها در ترکیبات قالبگیری گرماسخت و همچنین در پیش آغشتهها17 معمولا در این مرحله هستند و در فرایند قالبگیری به مرحله Cتبدیل میشوند.
مرحله C مرحله نهایی در واکنش رزینهای گرماسخت است که در این مرحله رزین به طور کامل شبکهای شده و غیر قابل حل و ذوب میگردد.
سه مرحله گفته شده در مورد رزولها و نووالاکها وجود دارد. اگر رزین از ترکیبات رزول تهیه شده باشد رزین حاصل از مرحله Bرا رزیتول18 و رزین مرحله Cرا رزیت19 گویند[9].
به طور کلی همه رزینهای فنولیک تا قبل از پخت، جرم مولکولی تقریبی 150 تا 1500 دارند. سیستمهایی که دارای فنول استخلاف نشده باشند دارای چگالی نهایی شبکه 300-150 واحد جرم اتمی در هر شبکهاند به عبارت دیگر 25 تا 75 درصد واکنشهای اتصالی حلقه در طی مرحله پخت انجام میشود. شبکهای شدن معمولا با حرارت و فشار صورت میگیرد. پخت این رزینها به دو نوع پخت حرارتی و اسیدی تقسیمبندی میشود. پخت حرارتی رایجترین روش پخت این رزینها است که معمولا در محدوده دمایی ºC180-130 انجام میگیرد. پخت در این رزینها همانند دیگر رزینهای گرماسخت گرمازاست و از آنجا که واکنشهای پخت از نوع تراکمی است همراه با آزاد شدن ترکیبات با وزن مولکولی پایین است که به صورت گاز از سیستم خارج میشوند[10]. در این تحقیق نیز از پخت حرارتی برای تهیه نانوکامپوزیت استفاده شده است و چون رزین مورد استفاده از نوع رزول بوده است که در ادامه، پخت و خواص رزین رزول بررسی اجمالی میگردد.
پخت حرارتی رزولها
در رزینهای رزول، گروههای عاملی (گروههای متیلول) به مقدار کافی وجود دارد تا به صورت مستقیم پخت گردند. پیشرفت واکنش پخت رزین به صورت یک واکنش پیوسته است. وقتی که پخت رزول آغاز میشود افزایش جرم مولکولی وزنی رخ میدهد و تا زمان رسیدن به حالت ژل (ماده واسطه مرحله B) ادامه مییابد که دیگر در محیط قبلی (آب یا الکل) محلول نیست و هنگامی که حلال بر اثر حرارت دادن تبخیر میشود یک ساختار شبکهای سخت را ایجاد میکند. پخت کامل رزول منجر به مادهای با مدول بالا، دانسیته اتصالات عرضی زیاد و دمای انتقال شیشهای20(Tg) بالا (حدود ºC150) میشود که مقاومت حرارتی خوبی از خود نشان میدهد. بزرگترین بخش بازار رزینهای رزول، چسبهای چوب است که در واقع بیش از 60% کل حجم رزینهای فنولیک مصرفی (در آمریکای شمالی) را به خود اختصاص داده است. بنابراین مطالعات زیادی بر روی پخت رزول به عنوان چسب صورت گرفته است. این رزولها عموما سیستمهای رزینی کاتالیز شده با NaOH، 9 <pH ، ویسکوزیته پایین، با مقدار فنول به فرمالدهید واکنش نداده کم و نسبت مولی فنول به فرمالدهید بزرگتر یا مساوی 2 هستند[11].
در بعضی از کاربردهای رزول مانند فوم، رزینهای ریختهگری و غیره که پخت سریع رزین در دمای محیط به کمک اسید قوی انجام میشود، واکنشها به سمت تشکیل رزین نووالاک پیش میرود. گروههای متیلول با موقعیت ارتو و پارای هیدروژن فنولیک واکنش داده و تولید واحدهای دی فنیل متان میکنند.
همچنین واکنش پخت این رزینها در 6-4=pH آهستهتر از موقعی است که 8 ≤pH است و خیلی آهستهتر از موقعی است که pH در محدوده 3-1 قرار دارد. واکنش در محدوده 6-4= pHمشابه حالتی است که pH بازی بالاست، اما با این تفاوت که محصولات فرعی بیشتری تولید میکند. این بدان دلیل است که سرعت واکنش اصلی کم است و همچنین محصولات واسطه در این گستره pHپایدار میباشند. تولید محصول فرعی بنزوکوئینون در 6-4=pH به خوبی انجام میشود و از هر دو ترکیب متیلول فنول و دی بنزیل اتر تولید میگردد. همچنین واکنشی مشابه در موقعیت پارا انجام میشود که یک محصول واسطه غیر پایدار با نام کوئینون متاید21 تولید میکند که خیلی سریع در جهت واکنشهای بعدی پیش میرود و قابلیت پلیمر شدن و واکنشهای شیمیایی دیگر را دارد.
در دماهای بالاتر از ºC160 واکنشهای به وجود آورنده اتصالات عرضی شامل واکنش کوئینون متاید میگردد و احتمال این که کوئینون متاید و دیگر ساختارهای مربوط به آن که در این حرارتها تشکیل میشوند باعث به وجود آمدن رنگ تیره ترکیبات قالبگیری فنولیک گردند، بسیار بالا میباشد. آزمایشات نشان دادهاند که رزینهای فنول فرمالدهیدی که در دماهای بسیار پایین سخت میشوند، رنگ شفافی شبیه به آب دارند. اگر این رزینها را تا حدود ºC180 حرارت دهند، رنگ خود را از دست داده و سیاه میشوند. به عبارتی گسترش رنگ زرد و قهوهای رزین فنولیک به دلیل کوئینون متاید میباشد. هر چه دمای پخت بالاتر باشد، رنگ محصول تیرهتر خواهد بود و این نشانه پخت کامل و حصول رزینی با خواص مناسب میباشد[9,12].
در رزولها ترکیب دیگری نیاز نیست تا عمل پخت را کامل کند زیرا نسبت فرمالدهید به فنول بیشتر از یک میباشد. در نتیجه همواره مقداری فرمالدهید اضافی در رزولها وجود دارد که عامل ایجاد اتصالات عرضی میشود.
pH و دما همچنین روی ریز ساختار محصول پخت شده اثر میگذارد. به عنوان مثال تبدیل ترکیب ارتو هیدروکسی بنزیل الکل به متیل اتر (ترکیب 2 در شکل 2-1 ) با راندمان بالایی در حضور کاتالیزور و دمای متوسط اتفاق میافتد. با یک کاتالیزور اسیدی یا بازی و یا دمای ºC160 یا بیشتر، غالبا ساختمان متیل اتر به شاخه متیلن (ترکیب 3) شکسته میشود که آزاد سازی یک فرمالدهید یا آب و یا هردو را به دنبال دارد. در این ترکیب، فرمالدهید به هسته آروماتیک اضافه میگردد و سرانجام باعث آزاد سازی یک مولکول آب میشود. مکانیزم عمومی پذیرفته شده جهت تبدیل دی بنزیل اتر به دی فنیل متان سبب ایجاد ترکیب میانی کوئینون متاید میگردد که میتواند به ساختمانهای مختلفی تجزیه گردد[10].
ترکیب 3ترکیب 2ترکیب 1شکل ‏21 ترکیبات واسط در پخت رزین فنولیک[10]
یکی از ساختارهای احتمالی رزین رزول پخت شده در شکل ‏22 نشان داده شده است.
شکل ‏22 ساختار رزول پخت شده[11]

خواص رزینهای فنولیک
رزین فنولیک یکی از رزینهایی است که به تنهایی خصوصیات فیزیکی مکانیکی خوبی ندارد (جدول ‏21) و برای این که بتوان از آن به عنوان رزین مهندسی استفاده کرد باید به آن موادی را افزود. رزین فنولیک را میتوان به تنهایی قالبگیری کرد اگرچه به روشهای متداول قالبگیری نمیشود. همانطور که خصوصیات این رزین به صورت تقویت نشده در جدول 2-1 نشان میدهد، بسیار شکننده خواهد بود. نسبت به رزین اپوکسی استحکام کششی رزین تقویت نشده پایین و مدول خمشی آن نیز با در نظر گرفتن مقاومت ضربهای کم است. بالا بودن ضریب انبساط حرارتی آن سبب میشود، جمع شدگی زیادی پس از قالبگیری از خود نشان دهد، بنابراین به طور عملی نمیتوان از رزین فنولیک به تنهایی استفاده کرد و افزایش موادی به آن به منظور بهبود خواص ضروری است. اهداف اصلی از اضافه کردن مواد افزودنی به رزین فنولیک، بهبود خواص فیزیکی مکانیکی، بهبود و آسان کردن فرایند قالبگیری و کاهش قیمت آن است.
جدول ‏21: مشخصات رزین فنولیک تقویت نشده[10]
خواصمقدارمقاومت ضربه آیزود(ft.lb/in notch)
استحکام کششی(MPa)
استحکام خمشی (MPa)
استحکام فشاری (MPa)
ضریب انبساط حرارتی ( 10-6 in/in˚C)3/0-1/0
35-21
265-210
106– 70
75 – 65
مزایای رزینهای فنولیک
پایداری حرارتی بالا
خواص عایق الکتریسیته
خواص مکانیکی مطلوب در حالت تقویت شده
مقاومت شیمیایی خوب
مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی خوب
جذب آب پایین

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

کیفیت مناسب در ماشین کاری
معایب رزینهای فنولیک
نیاز به دما و فشار بالا برای پخت
رنگ تیره
شکننده بودن
جمع شدگی زیاد پس از پخت
حباب گذاری بخاطر محصولات جانبی
کاربردهای رزین فنولیک
رزینهای فنولیک کاربردهای متنوعی دارند که جنبههای مختلف کاربردی آنها را در موارد زیر میتوان خلاصه کرد[10]:
چند لایهها
مواد قالبگیری
پوششها
چسبها
رزینهای ریخته گری
اتصال دهنده چوب و الیاف
اسفنجهای فنولیک
مواد ساینده (ورق سمباده و دیسکهای برش)
کاغذهای کپی بدون کربن
از آن جایی که مهمترین کامپوزیت های مورد استفاده در صنعت، لیفی هستند در ادامه توضیحاتی در مورد الیاف به ویژه الیاف کربن آورده خواهد شد.

پاسخ دهید