شماره ركورد
27014
پديد آورنده
دانيال مصطفي پوركندلوسي
عنوان
لايهاي كردن نانوذرات بورون نيتريد و تاثير آن بر خواص فيزيكي-مكانيكي پليمر اپوكسي
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پليمر
سال تحصيل
98
تاريخ دفاع
1401/6/20
استاد راهنما
دكتر مسعود جمشيدي
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گار
چكيده
تحقيقات زيادي نشان دادهاند كه افزودن بورون نيتريد به ماتريسهاي اپوكسي، سبب افزايش خواص فيزيكي-مكانيكي كامپوزيت اپوكسي ميشود. به منظور حصول عملكرد مناسب يك نانوذره، بايد از حداكثر ظرفيت سطح ويژه آن در ماتريس پليمري استفاده كرد. بر اين اساس، براي نانوذرات لايهاي بايد نانوصفحات به هم چسبيده از هم جدا شوند. در اين پروژه لايه برداري بورون نيتريد شش وجهي با استفاده از پليمريزاسيون مونومر هيدروكسياتيلمتاكريلات (HEMA) بين صفحات انجام و موفقيت آن توسط آناليزهاي XRD، AFM، FTIR، RAMAN و FE-SEM بررسي شد. با اين حال، بورون نيتريد تمايل زيادي به كلوخه شدن داشته و اين موضوع موجب عدم دستيابي به پخش يكنواخت در ماتريس اپوكسي ميشود كه براي رفع اين مشكل، استفاده از عامل سيلاني مورد توجه قرار گرفت. با توجه به عامليت پائين، بورون نيتريد پيش از سيلاني كردن بايد عامل دار (OH) شود. در اين تحقيق، روش شست و شو با سديم هيدروكسيد براي عامل دار كردن و سپس اصلاح سطح بورون نيتريد با جفت كننده سيلاني پايه اپوكسايدي (GLYEO) بررسي شد. همچنين اثر غلظت سيلان بر ميزان پيوندزني ارزيابي شد. نهايتاً عملكرد نانو كامپوزيتهاي اپوكسي حاوي بورون نيتريد خام، بورون نيتريد لايهبرداري شده و بورون نيتريد سيلاني شده با اپوكسي خالص مقايسه شد. نانوكامپوزيتهاي اپوكسي- بورون بوسيلهي آزمونهاي كششي، خمشي و آناليزهاي DSC، DMTAو FE-SEM مورد مطالعه قرار گرفتند. نتايج نشان دادند كه گروههاي سيلاني با موفقيت روي سطح بورون نيتريد نشستهاند. مقاومت كششي نمونهي حاوي نانوذره لايهبرداري شده و اصلاح شده با سيلان به ترتيب 9 و 14 درصد كاهش و مدول كششي نسبت به اپوكسي خالص به ترتيب 6 و 2 درصد افزايش يافت. مقاومت خمشي براي نمونهي حاوي نانوذره لايهبرداري شده و اصلاح شده با سيلان به ترتيب 10 و 6 درصد كاهش و مدول خمشي به ترتيب 20 و 9 درصد افزايش پيدا كرد. همچنين مدول ذخيره نانوكامپوزيتهاي حاوي بورون نيتريد لايهبرداري شده و سيلان به ترتيب 33 درصد كاهش و 23 درصد نسبت به اپوكسي خالص افزايش يافت و دماي انتقال شيشه نيز براي نانوكامپوزيتهاي حاوي بورون نيتريد لايهبرداري شده و سيلان به ترتيب 4 و 15 درجه افزايش يافت. طبق آناليز DSC پخت نانوكامپوزيتهاي حاوي نانوصفحات لايهبرداري شده و سيلاني افت كرده و گرماي حاصل از پخت آنها به ترتيب 20 و 28 درصد نسبت به اپوكسي خالص كاهش يافت. با توجه به تائيد پيوندزني سيلان به نانوصفحات، علت عدم حصول نتايج مكانيكي بالا تغيير در نحوه ي اتصال سيلان اپوكسايدي به سطح تشخيص داده شد.
تاريخ ورود اطلاعات
1401/07/02
عنوان به انگليسي
Exfoliation of Boron Nitride Nanoparticles and its Effect on Physical-Mechanical Properties of Epoxy Polymer
تاريخ بهره برداري
9/11/2023 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
دانيال مصطفي پوركندلوسي
چكيده به لاتين
Many researches have shown that adding boron nitride to epoxy matrices increases its physical-mechanical properties. In order for a nanoparticle to perform properly, it is necessary to use its maximum specific surface capacity which is created in nano the materials nano dimention. For this purpose, if a nanoparticle is layered, these layers must be separated. In this project, boron nitride exfoliation was performed using HEMA monomer polymerization between plates and its success was confirmed by XRD, AFM, FTIR, RAMAN and FE-SEM analyzes. However, Boron Nitride has a tendency to create cluster and this causes not to achieve uniform distribution in the matrix. In this research, surface modification of boron nitride was achieved by two methods: washing with sodium hydroxide and with the help of silane epoxide coupling agent (GLYEO). Also, the effect of the concentration of silane agents in the aqueous solution during the surface modification reaction was evaluated. Finally, the performance of epoxy nanocomposites without nanoparticles, containing raw boron nitride, exfoliated boron nitride and modified silanized boron nitride was compared. Modified boron nitrides were analyzed by FTIR, FE-SEM and TGA. Epoxy nanocomposites containing boron nitride and surface modified boron nitrides were also investigated by tensile and flexual mechanical tests and DSC, DMTA, FE-SEM analyzes. The results showed that the silane groups were successfully attached to the boron nitride surface. The tensile strength of the sample containing exfoliated nanoparticles and modified with silane decreased by 9 and 14%, respectively, and the tensile modulus compared to pure epoxy increased by 6 and 2%, respectively. The flexual strength for the sample containing exfoliated nanoparticles and modified with silane decreased by 10% and 6%, respectively, and the flexual modulus increased by 20% and 9%, respectively. Also, the storage modulus of nanocomposites containing exfoliated boron nitride and silane decreased by 33% and increased by 23% compared to pure epoxy, respectively, and the glass transition temperature for nanocomposites containing exfoliated boron nitride and silane increased by 4 and 15 degrees, respectively. According to DSC analysis, the curing of nanocomposites containing exfoliated and silanized nanoparticles decreased and the heat resulting from their curing decreased by 20 and 28% respectively compared to pure epoxy, and the curing temperature also increased to some extent, which confirms the better interaction of silane nanoparticles with polymer.
كليدواژه هاي فارسي
نانوكامپوزيت اپوكسي، نانو بورون نيتريد، لايهبرداري، عامل دار كردن، اصلاح سطح نانوذرات، سيلان اپوكسايدي
كليدواژه هاي لاتين
Nanocomposite, epoxy, boron nitride, exfoliation, surface modification, GLYEO
Author
Danial Mostafapour Kandelousi
SuperVisor
Dr. M. Jamshidi