پديد آورنده :
جمشيديان قلعه شاهي، وحيد
عنوان :
سنتز و شناسايي ايروژل هيبريدي اپوكسي/سيليس و تهيه بلانكت ليفي ايروژلي آن با منسوج پلي استري در فشار محيط
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شيمي نساجي و علوم الياف
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 107، ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
زهرا طالبي مزرعه شاهي
استاد مشاور :
روح الله باقري
توصيفگر ها :
ايروژل سيليس , ايروژل هيبريدي , اپوكسي , خواص مكانيكي , بلانكت ايروژلي
استاد داور :
حسن حدادزاده، اكبر خدامي
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/02/08
رشته تحصيلي :
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/02/09
چكيده فارسي :
چكيده ساختار شکننده و استحکام مکانیکی پايین ايروژل سیلیس در کنار محدوديتهای روش خشککردن فوقبحرانی کاربرد آن در سطح وسیع به خصوص در صنعت را محدود کرده است لذا هدف از پژوهش حاضر ارائه روشی جهت تقويت و هیبريدسازی شبکه ايروژل سیلیس با رزين اپوکسی بدون نیاز به اصالح سطح شبکه سیلیس با گروه آمین توسط مواد سیالنی سمی رايج است همچنین سنتز ايروژل هیبريدی اپوکسی سیلیس و بالنکتهای لیفی آن در شرايط فشار محیطی و شناسايی آنها از اهداف ديگر اين تحقیق به شمار میرود ذرات ايروژل سیلیس تقويت شده با اپوکسی و بالنکتهای آن به روش سل ژل دومرحلهای با استفاده از پیشماده تترااتوکسیسیالن TEOS تهیه شدند در اين راستا شرايط مناسب سنتز ايروژل تقويت شده با اپوکسی از نظر روش هیبريدسازی شرايط زماندهی و خشک کردن برای دستيابی به ايروژل هیبريدی با ساختار يکنواخت و چگالی کم و تخلخل باال تعیین گرديد همچنین اثر نسبت مولی واکنشگرها غلظت رزين اپوکسی در محلول سل هیبريدی میزان آمونیاک در مرحله تشکیل ژل و مرحله اصالح سطح بر ساختار حفرات و خواص فیزيکی و مکانیکی ذرات ايروژل تقويت شده ارزيابی شد بالنکتهای ايروژلی نیز به روش سنتز درجای ذرات ايروژل هیبريدی در بستر لیفی از جنس پلیاستر تهیه شدند و خواص فیزيکی مکانیکی مورفولوژی خواص آبدوستی و میزان غباردهی آنها مورد بررسی قرار گرفت بر اساس نتايج حاصل روش جديد سنتز شامل هیبريدسازی پس از مرحله هیدرولیز و قبل از تشکیل ژل و بدون نیاز به اصالح کننده زماندهی در محلول TEOS آب اتانول با نسبت حجمی 51 5 7 5 77 و خشککردن نمونهها در شرايط فشار محیط به مدت 42 ساعت و به صورت مرحلهای در دماهای 06 08 و 120 C جهت تقويت شبکه ايروژل سیلیس با اپوکسی بدون نیاز به اصالحکننده ارايه شد بر اساس نتايج آزمون EDX حضور 21 کربن و 8 نیتروژن در شبکه ايروژل هیبريدی حاصل حضور اپوکسی در ساختار و شبکهای شدن آن را تايید نمود و يکنواختی توزيع اپوکسی در شبکه هیبريدی نیز ثابت شد همچنین نتايج آزمون جذب و واجذب نیتروژن ايروژلهای هیبريدی سنتز شده حاکی از حفظ ساختار مزوحفره و تخلخل باالی آنهاست تصويرهای FE SEM نمونههای ايروژل هیبريدی حاصل نشان دادند که مقادير مختلف پلیمر اپوکسی تاثیر ناچیزی بر نايکنواختی شبکه سیلیس داشته و ساختار گردنبند مرواريدی شکل حتی در مقادير باالی پلیمر همچنان حفظ شده است نسبت مولی TEOS EtOH H2O برابر با 1 8 3 1 در مرحله هیدرولیز به عنوان نسبت بهینه برای تهیه سل و نسبت مولی Epoxy TEOS برابر با 82 1 با توجه به نتايج خواص فیزيکی و مکانیکی به عنوان نسبت بهینه برای هیبريدسازی و تقويت شبکه سیلیس با اپوکسی انتخاب شد افزايش حدود 5 برابری استحکام و مدول فشاری در اين نمونه نسبت به ايروژل سیلیس خالص مشاهده شد که بیانگر تقويت مناسب شبکه ژل سیلیس در حضور پلیمر اپوکسی با استفاده از روش پیشنهادی است همچنین نمونه ايروژل تقويت شده با اپوکسی حاصل از تخلخل 67 سطح مخصوص 673m2 g میانگین اندازه حفرات 7 نانومتری و خواص آبدوستی باال برخوردار بوده و حذف TEOS از محلول زماندهی aging سبب کاهش تخلخل و افزايش چگالی و کاهش مزوحفرات ايروژل حاصل شد با کاهش نسبت Epoxy TEOS از 82 1 به 02 1 عالوه بر توزيع نايکنواخت اپوکسی در شبکه سیلیس اتصال بین اپوکسی و شبکه سیلیسی تنها در برخی نقاط ساختار رخ داده و اين امر سبب تجمع شبکه پلیمری در نواحی خاص و نايکنواختی ساختار ايروژل حاصل میگردد همچنین بالنکتهای حاصل از آبدوستی بسیار زيادی در مقايسه با اليه بیبافت اولیه از جنس پلیاستر آبگريز برخوردارند به طوری که زمان نفوذ آب به طور عموی از 1 ساعت در اليه پلیاستر به کمتر از2 دقیقه در بالنکتهای هیبريدی کاهش يافت همچنین به دلیل حضور گروههای OH اضافی روی سطح بالنکت به دلیل حضور اپوکسی در ساختار ايروژل سیلیس زمان نفوذ آب در بالنکت تهیه شده نسبت به بالنکت ايروژلی خالص به نصف کاهش يافت بررسی میزان غباردهی نمونههای بالنکت ايروژلی هیبريدی بیانگر اثر قابل مالحظه حضور اپوکسی در ساختار شبکه سیلیس بر کاهش غباردهی بالنکت حاصل بوده به طوری که میزان غباردهی در نمونه بالنکت تهیه شده با بیشترين میزان اپوکسی به 41 درصد در مقايسه با 04 درصد در نمونه ايروژل سیلیس خالص با حجم سل يکسان کاهش يافت كلمات كليدي ايروژل سیلیس ايروژل هیبريدی اپوکسی خواص مکانیکی بالنکت ايروژلی
چكيده انگليسي :
108 synthesis and characterization of epoxy silica hybrid aerogel and preparation of its blanket with polyester fibrous matrix at ambient pressure Vahid Jamshidyan Date of Submission 2019 02 Department Textile Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor AbstractThe fragile structure and low mechanical properties of silica aerogel due to its high porous structure limitedthe commercial use of this material The present work aimed the synthesis of epoxy silica hybrid aerogel andthe preparation of its blanket using polyester non woven fabric under ambient pressure This work presenteda new synthesis approach that shortened the synthesis by eliminating the monomer diffusion and surfacetreatment process by toxic aminosilanes In this work epoxy reinforced silica aerogel particles and theirblankets were prepared by two step sol gel method using TEOS precursor The appropriate syntheticconditions in terms of hybridization method the molar ratio of chemicals the aging and drying conditionswere investigated to achieve the epoxy reinforced aerogel with the uniform structure low density and highporosity The effect of epoxy content on the pore structure physical and mechanical properties of the obtainedaerogels were also evaluated The aerogel blanket prepared by in situ synthesis of epoxy reinforced silica aerogel particles on the surface of PET fabric and their morphology and physical properties were investigated The optimized synthesis conditions via the mixing ethanol amine with silica sol after hydrolysis step and beforegelation step ageing at 15 77 5 7 5 of TEOS ethanol H 2O solution and drying under ambient pressurefor 24 h followed by drying at 60 for 5 h and 90 C for 2 h and 120 C for 2 h was demonstrated The resultsof BET and FE SEM analyses showed the uniform epoxy silica hybrid network with preserved mesoporousstructure This was achieved by the used reinforcing approach in this work The results EDX analysis showed12 C and 8 N in the hybrid gel network which confirmed the incorporation of cross linked epoxy in thestructure of the obtained aerogel particles The epoxy reinforced aerogel particles with optimized propertiesobtained at the molar ratios of 1 3 8 1 for TEOS EtOH H 2O and 1 28 for Epoxy TEOS So the high porosity 76 low density 0 5 g cm3 and high specific surface 673 m2 g observed for the obtained aerogel Also an increase of 5 fold in the compression strength and modulus achieved compared with the neat silica aerogel The elimination of TEOS from the ageing solution deceased the porosity and increased the density ofreinforced aerogel Decreasing the molar ratio of Epoxy TEOS from 1 28 to 1 20 led to the non uniformdistribution of epoxy in the silica network and decrease in the compression properties of the reinforced aerogel The aerogel blankets displayed high hydrophilic nature compared with the hydrophobic polyester non wovenfabric as the matrix of blankets The results of the dusting test showed 40 weight loss for the blanket preparedwith the neat silica aerogel while this value decreased to 14 for the blanket prepared with the epoxy reinforced aerogel particles containing highest epoxy content The results demonstrated a significant decreasein dusting of aerogel for hybrid blankets due to the hybridization of silica gel network with the epoxy Keywords Silica aerogel Reinforced network Epoxy Mechanical properties Aerogel blankets
استاد راهنما :
زهرا طالبي مزرعه شاهي
استاد مشاور :
روح الله باقري
استاد داور :
حسن حدادزاده، اكبر خدامي
