شماره راهنما :
1231 دكتري
پديد آورنده :
سليميان، سعيد
عنوان :
بررسي خواص رئولوژيكي و مكانيكي نانوكامپوزيت اپوكسي - ايروژل سيليس
گرايش تحصيلي :
شيمي و علوم الياف
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده نساجي
صفحه شمار :
چهارده، ۱۰۷ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
علي زادهوش
استاد مشاور :
زهرا طالبي مزرعه‌شاهي، ويم ملفيت
توصيفگر ها :
نانوكامپوزيت اپوكسي , ايروژل سيليس , خواص جذب انرژي مكانيكي , خواص رئولوژيكي , ساختار نفوذي
استاد داور :
حسن حدادزاده، اميرحسين نوارچيان، مصطفي يوسفي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/07/14
كد ايرانداك :
ID1231 دكتري
چكيده فارسي :
1 چكيده استفاده از ايروژلهاي سيليس با خصوصياتي ويژه نظير سطح مخصوص بسيار باال درصد تخلخل باال و حفرههاي نانومتري به عنوان تقويتكننده در نانوكامپوزيتهاي پليمري امكان درگيري مكانيكي موثر ميان زنجيرههاي پليمري و ذرات تقويتكننده را افزايش ميدهد و منجر به بهبود خواص مكانيكي نانوكامپوزيت حاصل ميشود هدف از انجام اين رساله بررسي تاثير ايروژل سيليس به عنوان تقويتكننده مزومتخلخل در زمينه اپوكسي بر خواص نانوكامپوزيت حاصل است در اين راستا دو متغير اصلي تاثيرگذار بر خواص نانوكامپوزيت شامل خصوصيات شيمي سطح ايروژل و غلظت ايروژل در نانوكامپوزيت بررسي شد براي ارزيابي شيمي سطح ايروژل از دو نوع ايروژل آبگريز و آبدوست استفاده شد كه ايروژل آبدوست با انجام عمليات گرمايي در دماي 640 C به مدت زمان 6 ساعت بر روي ايروژل آبگريز تهيه شد ساختار شيميايي ساختار حفرهها و خواص فيزيكي ايروژل سيليس قبل و بعد از انجام عمليات گرمايي با استفاده از آزمونهاي طيف سنجي تبديل فوريه فروسرخ FTIR طيف سنجي رزونانس مغناطيس هستهاي NMR و ايزوترم جذب واجذب نيتروژن ارزيابي شد نتايج نشان دادند كه گروههاي آبگريز تري متيل سيالن در ايروژل سيليس آبگريز پس از انجام عمليات گرمايي به طور كامل از ميان رفته و ايروژل آبدوست تهيهشده است تهيه نانوكامپوزيت با استفاده از روش قالبگيري دستي و انجام پخت در دماي 80 C به مدت 4 ساعت انجام گرفت به منظور بررسي اثر غلظت ايروژل سيليس 4 تركيب درصد وزني وزني متفاوت شامل 1 2 4 و 6 از ايروژل آبگريز و آبدوست در زمينه اپوكسي تهيه شد خواص نانوكامپوزيت حاصل در مقياس مولكولي با استفاده از انجام آزمونهاي FTIR و NMR در مقياس نانو با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي AFM و در مقياس ميكرو با بهكارگيري ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM بررسي شد ساختار شيميايي نانوكامپوزيت نشان داد كه تفاوت در شيمي سطح ايروژل سيليس بر برهمكنش ميان اپوكسي و ايروژل سيليس اثرگذار بوده بهطوريكه پيوندهاي كوواالنسي و واندروالسي به ترتيب در حضور ايروژل سيليس آبدوست و آبگريز شكل گرفت از سويي ديگر خواص توده نانوكامپوزيت شامل خواص رئولوژيكي ديناميكي مكانيكي گرمايي و مكانيكي نشان دادند كه حضور هر دو نوع ايروژل سيليس باعث بهبود خواص نانوكامپوزيت اپوكسي شد به طوريكه مدول ذخيره E نانوكامپوزيت تا ميزان 06 دماي انتقال شيشهاي Tg تا ميزان 12 C و خواص جذب انرژي مكانيكي شامل استحكام ضربه چقرمگي شكست Klc و انرژي شكست Glc نانوكامپوزيت به ترتيب 07 021 و 04 افزايش يافت بهبود خواص نانوكامپوزيت ناشي از مكانيسم نفوذ زنجيرههاي پليمر اپوكسي به درون حفرههاي ايروژل است كه حركت زنجيرههاي پليمري را محدود كرده و درگيري مكانيكي حفره و پليمر را افزايش ميدهد و با تشكيل ساختار نفوذي فصل مشترك قوي ميان پليمر و ايروژل شكل گرفته و منجر به بهبود خواص نانوكامپوزيت ميشود همچنين تغيير در ساختار شيميايي تفاوت معناداري را در خواص نهايي نانوكامپوزيت پديد آورد بهطوريكه نانوكامپوزيت حاوي ايروژل سيليس آبدوست در غلظتهاي پايين 1 و 2 خواص بهتري را در مقايسه با نانوكامپوزيت حاوي ايروژل آبگريز نشان داد اين تفاوت ناشي از برهمكنشهاي كوواالنسي در حضور ايروژل سيليس آب دوست است كه از يك سو باعث افزايش خواص نانوكامپوزيت در غلظتهاي پايين و از سوي ديگر به دليل كاهش اتصاالت عرضي در شبكه اپوكسي باعث افت خواص نانوكامپوزيت در غلظتهاي باال بيشتر از 2 شد كلمات كليدي 1 نانوكامپوزيت اپوكسي 2 ايروژل سيليس 3 خواص جذب انرژي مكانيكي 4 خواص رئولوژيكي 5 ساختار نفوذي
چكيده انگليسي :
108 Investigation of Rheological and Mechanical Properties of Silica Aerogel Epoxy Nanocomposite Saeed Salimian s salimian@tx iut ac ir Date of Submission 2018 9 1 Department of Textile Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree Ph D Language FarsiSupervisor Ali Zadhoush zadhoush@cc iut ac irAdvisor Zahra Talebi z talebi@cc iut ac ir Wim Malfait wim malfait@empa ch Abstract Polymer nanocomposites reinforced with inorganic fillers have sparked new aerospace sports goods automotive and civil engineering applications Here epoxy nanocompositeswith both hydrophobic and hydrophilic silica aerogel powder fillers are presented The useof a high porosity mesoporous filler such as silica aerogel avoids the typical problemsencountered in dispersing nanoparticles Here for the first time we determine the effect ofsilica aerogel powders and their surface chemistry on the properties of dense epoxy silicaaerogel nanocomposites with fully infiltrated pores The epoxy silica interactions stronglydepend on the silica surface chemistry covalent Si O C bonds form in the compositeswith hydrophilic aerogel and this leads to stronger effects on the rheological andmechanical properties particularly at low aerogel concentration Although covalentbonding is mostly absent in the case of hydrophobic aerogels the large number of Van derWaals interactions add up to a strong stabilizing effect at high aerogel loadings Thecomplete chemical microstructural and mechanical characterization from the molecularscale NMR and FTIR to the nanoscale AFM IR Lorenz Contact Resonance nano thermal analysis and microscale SEM offer unique insights into the tougheningmechanism of mesoporous fillers Despite the different interfacial interactions the additionof both hydrophobic and hydrophilic silica aerogel fillers increases the fracture toughnessand energy by up to 40 70 and the impact strength by up to 80 120 through a varietyof mechanisms including an increase in the fracture surface roughness the formation ofmicro shear bands and crack front deflection Keywords Organic inorganic composite Polymer composite Solid state NMR AFM IR Dynamic mechanical analysis
استاد راهنما :
علي زادهوش
استاد مشاور :
زهرا طالبي مزرعه‌شاهي، ويم ملفيت
استاد داور :
حسن حدادزاده، اميرحسين نوارچيان، مصطفي يوسفي
