مهندسی پلیمر

​توصیف استحکام ذاتی بین اپوکسی و سیلیس با استفاده از رویکرد چند مقیاسی

رابط های آلی- معدنی در بسیاری از مواد طبیعی یا مصنوعی، مانند رابط های معدنی-پروتئین موجود در استخوان و رابط های اپوکسی-سیلیس موجود در ساخت و ساز بتن وجود دارد.

​

در اینجا، ما مدلی را برای پیش‌بینی استحکام ذاتی بین مواد آلی و معدنی، بر اساس یک رویکرد شبیه‌سازی دینامیک مولکولی همراه با روش متادینامیک، گزارش می‌کنیم که برای بازسازی سطح انرژی آزاد بین حالت‌های متصل و جداشده سیستم پیوندی استفاده می‌شود و تا اندازه‌گیری شده است. آن را در یک مدل پیوسته بگنجانید.

ما این تکنیک را برای مدل‌سازی یک سیستم اپوکسی-سیلیس که عمدتاً دارای برهمکنش‌های شیمیایی واندروالس و کولمبیک غیرپیوندی و غیر جهت‌دار است، اعمال می‌کنیم. استحکام ذاتی بین اپوکسی و سیلیس حاصل از سطح مولکولی برای پیش‌بینی رفتار ساختاری رابط اپوکسی-سیلیس در مقیاس طول ماکروسکوپی با فراخوانی رویکرد اجزای محدود با استفاده از یک مدل ناحیه منسجم استفاده می‌شود که مطابقت خوبی با نتایج تجربی موجود نشان می‌دهد.

​

بخش موسسه فناوری ماساچوست. گروه مهندسی عمران و محیط زیست

مجله تحقیقات مواد

ناشر انتشارات دانشگاه کمبریج (انجمن تحقیقات مواد)

بررسی سینتیک پخت رزین اپوکسی در شرایط ناهمدما

تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی پلیمر

چکیده: از آنجا که خواص رزینهای گرماسخت وابسته به شرایط پخت، دما و زمان است، تعیین مشخصه های سینتیکی آنها برای رسیدن به شرایط پخت بهینه لازم است.

در این پژوهش، سینتیک پخت رزین اپوکسی 5052 به همراه سخت کننده آمینی به کمک دستگاه گرماسنج پویشی تفاضلی در شرایط ناهمدما در سرعتهای گرمادهی مختلف بررسی شده است.

بر گرفته از سایت تبیان : همانطور که قبل تر هم گفته شک کفپوش اپوکسی که یک ماده پلیمری می باشد مقاوت حدود 15 تن برای ضخامت 2 الی 3 میلیمتر را داراست.

در ابتدا، پارامترهای سینتیکی از جمله انرژی فعال سازی (برابر 43.23kJ/mol) از روش هم تبدیلی ارایه شده توسط مالک برای تحلیل داده های بدست آمده از آزمایش معین شد.

سپس با استفاده از این پارامترها و با انتخاب مدل سیستاک - برگرن مشخص شد که داده های حاصل از آزمایشهای DSC توافق خوبی با داده های محاسبه شده به روش مدل دارد. بدین ترتیب، با در نظر گرفتن این مدل می توان تفسیر مناسبی از رفتار پخت رزین در شرایط زمانی و دمایی مختلف ارایه داد.

​

جذب آب در رزین های اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه فرآیند پیچیده ای است. با اندازه‌گیری‌های دینامیکی-مکانیکی می‌توان مکان‌های آب را در فاز رزین-شیشه، در ریزترک‌های رزین و رقیق‌شده در پلیمر حجیم تشخیص داد. مکانیسم غالب ادغام به رزین بستگی دارد

نمونه های اکسترود شده، کشیده شده و خاموش شده پلی استایرن متعاقباً در n-هگزان مایع در دمای بین 35 تا 55 درجه سانتی گراد برای فواصل زمانی مختلف غوطه ور شدند. نمونه ها از حمام غوطه وری خارج شده، کوئنچ شده و شکسته شدند.

بررسی میکروسکوپی بعدی از مقاطع، مرز مشخصی را بین یک پوسته بیرونی دیوانه و یک هسته مرکزی اساساً بدون نفوذ نشان داد. وابستگی زمانی عمق نفوذ جبهه شوق پیشروی در دماهای مختلف برای چندین نسبت کشش اندازه‌گیری شد. نرخ اولیه نفوذ با نسبت کشش (جهت گیری) یکنواخت افزایش یافت

و پیشروی جبهه نافذ به طور کامل با انتشار برای نمونه های کشیده شده در دمای 55 درجه سانتیگراد کنترل شد. سینتیک های پیچیده تر، شامل آرامش در مرز متحرک، نفوذ در دماهای پایین تر را توصیف می کند. یک تغییر سیستماتیک جزئی در سهم نسبی انتشار و آرامش با افزایش نسبت کشش مشاهده شد. انرژی فعال سازی 23.7 کیلو کالری

اثر تغییر شکل ماتریس جامد بر سینتیک جذب الکل‌های با وزن مولکولی کم به PMMA مورد مطالعه قرار گرفت. جرم جذب شده و سطح مقطع به عنوان تابعی از زمان برای آزمایش های جذب به لایه های پلیمری که قبلا کشیده شده بودند اندازه گیری شد.

​

تأثیر نسبت‌های کشش مختلف و وزن‌های مولکولی مختلف حلال بر فرآیند جذب از نظر ویژگی سینتیک انتقال، سرعت جلوی تورم و زمان آرامش مورد بحث قرار می‌گیرد. تفسیری از داده‌های تجربی نیز بر اساس اعداد بی‌بعد مربوطه با مقایسه زمان‌های مشخصه فرآیندهای ابتدایی درگیر ارائه شده است.

سلول های سوختی هیدروژنی منابع انرژی جایگزین جذابی برای کاربردهایی مانند حمل و نقل هستند. با این حال، عملکرد پیل سوختی تابعی قوی از محتوای تعادل آب و سینتیک جذب و دفع آب در غشاهای الکترولیت پلیمری (به عنوان مثال، Nafion) است. اگرچه ایزوترم های جذب آب مشابه برای Nafion در بسیاری از آزمایشگاه ها بازتولید شده است،

ضرایب انتشار آب در Nafion با 4 مرتبه قدر متفاوت است. در این مطالعه، دینامیک جذب و دفع بخار آب در Nafion به عنوان تابعی از فعالیت بخار آب و سرعت جریان با استفاده از طیف‌سنجی بازتاب کامل مادون قرمز-تضعیف تبدیل فوریه حل‌وفصل زمان (FTIR-ATR) اندازه‌گیری شد. هر دو آزمایش انتگرال و دیفرانسیل انجام شد،

که در آن آزمایش های انتگرال شامل افزایش فعالیت بخار از 0٪ RH به یکی از پنج مقدار (22، 43، 56، 80، یا 100٪ RH) بود، در حالی که در آزمایش های دیفرانسیل، فعالیت به طور متوالی افزایش یافت. در مراحل کوچکتر از 0 تا 22 تا 43 تا 56 تا 80 تا 100 درصد RH. برای آزمایش‌های انتگرالی، رفتار غیر فیکی در هر دو فعالیت بخار کم و زیاد مشاهده شد،

​

در حالی که رفتار فیکی در فعالیت‌های بخار متوسط ​​مشاهده شد. برای آزمایش‌های دیفرانسیل، رفتار فیکی در تمام فعالیت‌های بخار به جز در فعالیت‌های بخار کم (0-22٪ RH) مشاهده شد. مشخص شد که سینتیک جذب تابعی از سرعت جریان است،

که در آن مقاومت انتقال جرم در سطح مشترک بخار / پلیمر در نرخ‌های جریان پایین قابل‌توجه بود، اما در نرخ‌های جریان بالا ناچیز بود. ضرایب انتشار دقیق جذب و دفع در این مطالعه محاسبه شد (در نرخ‌های جریان بالا و بدون مقاومت انتقال جرم اندازه‌گیری شد) و مشابه بودند، در مرتبه 10-7 سانتی‌متر مربع بر ثانیه، و توابع ضعیف فعالیت بخار آب.

منبع: صنایع رنگ ساختمان

​