مشخصه‌يابي تجربي خواص مكانيكي كامپوزيت زمينه پليمري خودترميم شونده

كارشناسي ارشد

هدف از انجام اين پژوهش مشخصه‌يابي خواص مكانيكي پليمر خودترميم‌شونده ذاتي بر اساس واكنش بازگشت‌پذير حرارتي ديلز-آلدر است. بدين منظور، پليمري بر اساس گروه‌هاي شيميايي با قابليت انجام واكنش ديلز-آلدر سنتز شد و براي افزايش خواص مكانيكي آن، عوامل خودترميم با درصدهاي مختلف از يك رزين اپوكسي گرم‌پخت تركيب شدند. براي به دست آوردن دماهاي متناظر با واكنش‌ گرماده ديلز-آلدر و واكنش گرماگير معكوس ديلز-آلدر، آزمون‌هاي گرماسنجي تفاضلي بر روي عوامل ايجاد پيوندهاي ديلز-آلدر و همچنين بر روي پليمر پخت شده انجام شد. به منظور بررسي اثرات پارامترهاي درصد اختلاط رزين‌هاي خودترميم و اپوكسي، زمان سپري شده از ساخت، دماي ترميم و فشار فرآيند ترميم بر خواص مكانيكي و خودترميم‌شوندگي ماده با استفاده از روش طراحي آزمايش‌ها (DOE)، آزمون‌هاي مورد نياز طراحي شدند. سپس نمونه‌هاي خمش سه‌نقطۀ كامپوزيتي با استفاده از پليمر خودترميم سنتز شده مطابق با شرايط آزمون‌هاي طراحي شده ساخته شدند. به منظور بررسي اثر ترميم بر روي ترك‌هاي ماتريسي، لايه‌چيني [(3)0/90/(3)90] براي نمونه‌ها انتخاب شد تا اثر ترك‌هاي ماتريسي بر روي سفتي قابل توجه باشد؛ سپس استحكام و مدول خمشي آن‌ها به دست آمدند. در ادامه استحكام و مدول خمشي نمونه‌هاي آسيب‌ديده توسط اعمال نيروي كششي و نمونه‌هاي ترميم شده جهت محاسبه بازده‌هاي ترميم مربوطه نيز بدست آمدند. با مشخص شدن ميزان اثرات پارامترهاي مختلف بر مدول خمشي و بازده ترميم مدول خمشي به كمك روش‌هاي طراحي فاكتوريل و تاگوچي، مدل‌هايي به منظور پيش‌بيني ميزان مدول خمشي و بازده ترميم مدول خمشي ارائه شدند. با استفاده از اين مدل‌ها مقادير پارامترهاي موثر به منظور مطلوب‌سازي خواص مكانيكي و خودترميمي مشخص شدند، بر اين اساس به منظور دستيابي به بازده ترميم 100%، حداكثر مدول خمشي قابل دسترسي به ميزان 4/71 گيگا پاسكال مي‌باشد كه در درصد اختلاط 54/03 رزين‌خودترميم‌شونده و زمان 10 روز و با در نظر گرفتن دماي 125 درجه‌سانتي‌گراد و فشار 4/5 كيلوپاسكال امكان‌پذير است.

194881

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

دكتر محمود مهرداد شكريه