تاثیرآلیاژسازی رزین پلی استر غیراشباع با بوتیل اکریلات برچقرمگی ماتریس و خواص مکانیکی کامپوزیت الیاف کنف و شیشه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ

2 عضو هیات علمی

3 دانشکده مهندسی پلیمر- دانشگاه صنعتی امیرکبیر

4 هیئت علمی

چکیده

در این تحقیق اثر آمیختگی رزین پلی­استرغیراشباع­ارتوفتالیک با مونومر بوتیل­اکریلات بر چقرمگی این آلیاژ و همچنین کامپوزیت ساخته ­شده با آن بررسی‌شده است. در فاز اول، آلیاژ مورد نظر با دو شرایط متفاوت و هر کدام با ترکیب درصدهای 0، 5، 10، 15، 20 و 25 درصد بوتیل­اکریلات پخت و آماده سازی شده است. پخت سرد با کاتالیست متیل­ا­تیل­­­کتون ­پراکسید و پخت گرم با کاتالیست دی­بنزوئیل­پراکسید. از آزمون مقاومت به ضربه ایزود برای ارزیابی میزان چقرمگی نمونه­های آلیاژ شده استفاده شد. در فاز دوم، از آلیاژ با بالاترین میزان چقرمگی به عنوان ماتریس برای ساخت کامپوزیت­های الیاف­کنف و الیاف­شیشه استفاده شد و خواص مکانیکی آن­ها شامل چقرمگی، انرژی شکست، استحکام در نقطه شکست، مدول الاستیسیته و دمای انحنای حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد بیشترین چقرمگی ماتریس مربوط به سطح 15­درصد بوتیل­اکریلات در سیستم پخت سرد برابر با 91/1 kJ/m2 می‌باشد. در مقایسه با کامپوزیت با ماتریس پلی­استر­خالص، چقرمگی در کامپوزیت با ماتریس آلیاژ پلی­استر به میزان حدود 31 درصد افزایش داشته است. نتایج مدول­الاستیسیته کامپوزیت­ها نشان داد مدول­الاستیسیته کامپوزیت با ماتریس آلیاژ شده با بوتیل اکریلات حدود 133 درصد کمتر از مقدار این ویژگی برای کامپوزیت با ماتریس پلی استر خالص می‌باشد. همچنین مشخص شد استفاده از مونومر بوتیل­اکریلات باعث کاهش استحکام در نقطه شکست و دمای انحنای حرارتی کامپوزیت های الیاف شیشه و کنف با ماتریس آلیاژ شده، گردیده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Dakal, H. N., Ismail, S. O., 2019. Unsaturated Polyester Resins,Elsevier, Fundamentals, Design, Fabrication, and Applications, Chapter 8 - Unsaturated Polyester Resins: Blends, Interpenetrating Polymer Networks, Composites, and Nanocomposites, Pages 181-198 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816129-6.00008-9
[2] Biswas Nil, B., Arhijt Shinha, R. B., 2019. Mechanical and Dynamic Mechanical Properties of Unsaturated Polyester Resin-Based Composites,Elsevier, Fundamentals, Design, Fabrication, and Applications, Pages 407-434, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816129-6.00016-8
[3] KandolaJohn, K., Ebdon, R., 2019. Flammability and Thermal Stability of Unsaturated Polyester Resin-Based Blends and Composites, Elsevier, Unsaturated Polyester Resins, Fundamentals, Design, Fabrication, and Applications, Pages 435-469, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816129-6.00017-X
[4] Rezadoust, A., Esfandeh, M., ghasaban, S., and Dayani, A., 2017. A review on composite market in Iran and overseas (1st ed.) Iran Polymer and Petrochemical Institute. Tehran (In Persian
[5] Li, Q., Ma, S., Xu, X., and Zhu, J., 2019. Bio-based Unsaturated Polyesters, Elsevier, Unsaturated Polyester Resins, Fundamentals, Design, Fabrication, and Applications2019, Pages 515-555, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816129-6.00020-X
[6] Bagheri, R., 2010. Basics of mechanical properties of plastics (2nd ed.), Isfahan University Press. Pp 262. (in Persian)
[7] Weatherhead, R., 1980.  FRP technology: fiber reinforced resin systems. Applied Science Publisher. London.
[8] Bader, S., 1994.  Polyester handbook. Scott Bader Company Limited, Wellingborough.
[9] Mohammed, L., Ansari, M. N. M., Grace, P., Mohammad, J., and Saiful Islam, M., 2015. A Review on Natural Fiber Reinforced Polymer Composite and Its Applications. International Journal of Polymer Science: 1-15.
[10] Sugiman, S., 2017. Hygrothermal effects of glass fiber reinforced unsaturated polyester resin composites aged in steady and fluctuating conditions.  Advanced Composite Materials. DOI: 10.1080/09243046.2017.1405597
[11] Miller, N. A., and Stirling, C. D., 2001. Effects of ATBN rubber additions on the fracture toughness of unsaturated polyester resin. Polymers & Polymer Composites, 9 (1): 31-36.
[12] Cahkradhar, K. V. P., Venkata Subbaiah, K., Ashok Kumar, M., and Ramachandra Reddy, G., 2012. Blended epoxy/polyester polymer nanocomposites: Effect of ‘‘nano’’ on mechanical properties. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 51 (1). 92–96.
[13] Ariawan, D., Salim, M. S., Taib, R. M., Thirmizir, M. Z. A. and Ishak, Z. A. M., 2017. Durability of alkali and heat-treated kenaf fiber/unsaturated polyester composite fabricated by resin transfer molding under natural weathering exposure”, Adv Polym Technol. 2018; 37:1420–1434. https://doi.org/10.1002/adv.21801
[14] Mohammed, M., Rahman, R., Mohammed, A. M., Osman, A. F., Adam, T., Dahham, O. S., Hashim, U., Noriman, N. Z. and Betar, B. O., 2019. Effect of Kenaf Fibre Layers on Mechanical and Thermal Properties of Kenaf/Unsaturated Polyester composites”, International Conference on Materials Engineering and Science, Vol 454, August 2018, Istanbul, Turkey.
[15] Duan, H., Jun, Z., Xiaoli, W., and Wang, Y. X., 2009. Toughening modification of unsaturated polyester resin using HDI trimer. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed, 24 (4): 627–630.
[16] Rusli, N. W., Abu Bakar, M. B., Thirmizir, M. Z. A., Sulaiman, M. A. and Masri, M. N. 2017. Flexural and Morphology Properties of Kenaf Fibre Reinforcement Unsaturated Polymer Composite”, Materials Science Forum, Vol. 888, pp 193-197.
[17] Mohammed, M., Rozyanty, A. R., Beta, B.  O., Adam, T., Osman, A. F., Salem, I. A. S., Dahham, O. S., Al-Samarrai, M. N. and Mohammed, A. M., 2017. The weathering effect in natural environment on kenaf blast and unsaturated polyester composite”, Journal of Physics: Conference Series, Volume 908, Issue 1, article id. 012003. DOI:10.1088/1742-6596/908/1/012003
[18] Salem, I.  A. S., Rozyanty, A.  R., Betar, B. O., Adam, T., Mohammed, M. and Mohammed, A. M., 2017. Study of the effect of surface treatment of kenaf fiber on chemical structure and water absorption of kenaf filled unsaturated polyester composite”, Journal of Physics Conference Series, Volume 908, Issue 1, article id. 012001. DOI:10.1088/1742-6596/908/1/012001
 [19] Panda, S., 2017. Effect of red mud on mechanical and chemical properties of unsaturated polyester-epoxy-bamboo fiber composites.  Materials today: proceedings 4(2):3325-3333·
[20] Nielson, L., and Landel, R. E., 1994. Mechanical properties of polymer and composites (2nd ed.), Marcel Dekker Publication. New York.
[21] Arefazar, A., and Shokoohi, Sh., 2010. Polymer Blends and Alloys (1st ed.), Amikabir University Press, Tehran. Page350. (in Persian).