بررسی اثر نایلون 6،6 و رزین فنولیک بر خواص مکانیکی و حرارتی چسب‌های پایه اپوکسی

معلم, حسن; معینی جزنی, امید; سهرابیان, مجید; علی اکبری, مریم

بررسی اثر نایلون 6،6 و رزین فنولیک بر خواص مکانیکی و حرارتی چسب‌های پایه اپوکسی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

حسن معلم ¹

امید معینی جزنی ¹

مجید سهرابیان ²

مریم علی اکبری ¹

¹ گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران. صندوق پستی: 73441-81746

² گروه مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، هدف طراحی و بهینهسازی فرمولاسیون چسبهای پایه اپوکسی جهت اتصال قطعات کامپوزیتی به فلز است. بیشترین کاربرد این اتصالات در صنایع هوافضا با هدف کاهش تمرکز تنش در یک نقطه میباشد. مفاصل، جهت اتصال تک لبه شامل فلز از جنس فولاد ضد زنگ با کد تجاری 316L و کامپوزیت از جنس رزین اپوکسی/ الیاف کربن میباشند. در این پژوهش اثر سه نوع افزودنی: شامل پرکننده (میکروذرات آلومینا)، نایلون6،6 و رزین فنولیک (نوع رزول)، بر خواص مکانیکی و حرارتی چسب اپوکسی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمون کشش نشان داد که افزایش پرکننده آلومینا سبب افزایش میزان استحکام کششی و برشی همپوشان چسب به ترتیب در نمونههای دمبلی و اتصال تک لبه میگردد. همچنین این آزمون نشان داد که افزایش میزان نایلون6.6 هنگامی که از حدی بالاتر رود سبب افت شدید استحکام کششی و برشی همپوشان به ترتیب در هر دو نمونه دمبلی و اتصال تک لبه چسبها میگردد. این حد وابسته به ظرفیت حلقههای اپوکسی برای جذب هیدروژنهای آمیدی است. در بخش نتایج آزمون بررسی خواص حرارتی (TGA) مشخص گردید که افزایش میزان فنولیک سبب بهبود پایداری حرارتی میگردد. مناسب بودن نتایج آزمون کشش در دمای بالا نیز تاثیر افزایش رزین فنولیک است. در انتها خواص چسب ساخته شده با چسب مشابه (UHU) مقایسه گردید. نتایج در حالت اتصال تک لبه فلز به کامپوزیت نشان از برتری چسب ساخته شده در این پژوهش را دارد.

کلیدواژه‌ها

چسب اپوکسی

نایلون 6

فنولیک

خواص مکانیکی

پایداری حرارتی

موضوعات

نانو کامپوزیت

عنوان مقاله English

An Investigation on the Effect of Nylon 6,6 and Phenolic Resin on Mechanical and Thermal Properties of Epoxy Based Adhesives

نویسندگان English

hassan moallem ¹

omid moini jazani ¹

Majid Sohrabian ²

Maryam Aliakbari ¹

¹ - Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Isfahan, P.O. Box 81746-73441, Isfahan, Iran.

² Department of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshty University, Tehran, Iran

چکیده English

The aim of this project is the design and optimization of the formulation of epoxy adhesives for bonding metal to composite parts . This joints are most widely used in the aerospace industry to reduce stress concentration at a point. Joints for single edge joining include stainless steel metal with commercial code 316L and composite epoxy resin / carbon fiber. In this study, the effect of three types of additives: filler (alumina micro-particles), nylon 6.6 and phenolic resin (type of resin) on the mechanical and thermal properties of epoxy adhesive have been investigated. Tensile test results showed that increasing alumina fillers increases the tensile strength and overlap shear adhesive samples, respectively, in single lap joint dumbbells and elderly. The test showed that increasing the amount of nylon 6.6 When is slightly higher due to a sharp drop in tensile strength and overlap shear, respectively, in both cases is dog bone and single lap joint adhesives. This limit depends on the capacity epoxy ring to absorb amide hydrogens. The test for thermal properties (TGA) showed that increasing the amount of phenolic thermal stability is improved. High-temperature tensile test of appropriateness is also increasing impact of phenolic resin. Finally, the adhesive properties built with the similar adhesive (UHU) were compared. Results showed superiority in single lap joint metal to composite adhesive is made in the study.

کلیدواژه‌ها English

Epoxy Adhesive

Nylon 6

Phenolic

Mechanical properties

Thermal stability

1- Giannakopoulos G., Masania K., Taylor A.C., Toughening of epoxy using core–shell particles, Journal of Materials Science, 46, 327-338, 2011.
2- Petrie E.M., Epoxy Adhesive Formulations. McGraw Hill Professional, 2005.
3- Bazrgari D., Moztarzadeh F., abbagh-Alvani A.A., Rasoulianboroujeni M., Tahriri M., Tayebi L., Mechanical properties and tribological performance of epoxy/Al2O3 Nanocomposite, Ceramics International ,44 ,1220–1224, 2018.
4- Han S., Meng Q., Araby Sh., Liu T., Demiral M., Mechanical and electrical properties of graphene and carbon nanotube reinforced epoxy adhesives: Experimental and numerical analysis, Composites Part A 120, 116–126, 2019.
5- Bragg T., Alvarez-Castillo A., Trejo-Duran M., and Castano V., Preparation and Properties of (Epoxy Resin)/ (Nylon 6,6 Oligomer) Blends, Chemistry & Chemical Technology, 3(2), 2009.
6- Kinloch A.J., Lee J.H., Taylor A.C., Sprenger S., Eger C., and Egan D., Toughening structural adhesives via nano-and micro-phase inclusions. The Journal of Adhesion, 79,867-873, 2003.
7- Jouyandeh M., Moini Jazani O., Navarchian A.H., and Saeb, M.R., High-Performance Epoxy-Based Adhesives Reinforced with Alumina and Silica for Carbon Fiber Composite/Steel Bonded Joints, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 35(23), 1685-1695, 2016.
8- Ghosh P.K., Halder S., Goyat, M.S., Karthik G., Study on thermal and lap shear characteristics of epoxy adhesive loaded with metallic and non-metallic particles, The Journal of Adhesion, 89, 55-75, 2013.
9- Al-Muaikel N.S., and Shokralla S.A., Thermal Properties of Epoxy (DGEBA)/Phenolic Resin (Novalac) blends, The Arabian Journal for Science and Engineering, 35(1B), 7-14, 2010.
10- Learmonth G.S., Searle D.P., “Thermal Degradation of Phenolic Resins”, Journal of Applied Polymer Science, 13,437, 1969.
11- Hou T.H., Bai J.M., Baughman J.M., Processing and Properties of A Phenolic Composite System, Journal of Reinforced Plastics and Comosites, 25 (5), 495-502, 2006.
12- Bishopp, J., Aerospace: A pioneer in structural adhesive bonding. Handbook of Adhesives and Sealants, 1, 215-347, 2005.
13- Gardziella, A., Pilato, L. A., & Knop, A., Phenolic resins: chemistry, applications, standardization, safety and ecology. Springer Science & Business Media, 2013.
14- Saito S., Sasabe H., Nakajima T., “Dielectric Relaxation and Electrical Conduction of Polymers as a Function of Pressure and Temperature”, Journal of Polymer Science, 2(6), 1297, 1968.
15- Learmonth G.S., Searle D.P., “Thermal Degradation of Phenolic Resins”, Journal of Applied Polymer Science., 13,437,1969.
16- Smith, B. C., Fundamentals of Fourier transform infrared spectroscopy. CRC press.
17- Griffiths, P. R., and De Haseth, J. A., Fourier transform infrared spectrometry, John Wiley & Sons, 171, 2007.