بررسی مقاومت در برابر اشتعال کامپوزیت های رزین اپوکسی/ الیاف شیشه / نانولوله کربن

هدف اصلی این پژوهش بررسی اثر نانولوله کربن بر روی خواص گرمایی و اشتعال پذیری کامپوزیت اپوکسی / الیاف شیشه می باشد.از آنجا که پراکنش نانولوله درون رزین تاثیر زیادی بر خواص محصول نهایی دارد، در این پژوهش پراکنش نانولوله درون رزین اپوکسی نیز بررسی شد. به منظور تهیه رزین حاوی نانولوله، چهار روش پراکنش مختلف به کار برده شد. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) نشان داد که استفاده از امواج مافوق صوت و جریان برشی بالا به طور همزمان، بهترین پراکنش را ایجاد می کند. روش دیگری که برای بهبود پراکنش نانولوله درون رزین به کار برده شد، عامل دار کردن سطح نانولوله ها بود. مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که در مقایسه بین نانولوله ساده، کربوکسیله و آمینه، نانولوله آمینه پراکنش بهتری را ایجاد می-کند. مقاومت گرمایی نمونه های اپوکسی حاوی نانولوله کربن توسط ارزیابی گرمایی جرمی بررسی شد. برای این منظور درصدهای مختلف نانولوله درون رزین اپوکسی پراکنده شد و بعد از پخت رزین، آزمون ارزیابی گرمایی جرمی انجام شد. نتایج نشان دادند که افزودن 25/0% و 5/0% نانولوله ساده به رزین اپوکسی، دمای 5% اتلاف وزن را به ترتیب c° 32 و 42 افزایش می دهد. همچنین افزودن 25/0% نانولوله آمینه این دما را c° 37 افزایش داد. به منظور مطالعه خواص اشتعال پذیری نمونه های کامپوزیتی، این نمونه ها به وسیله لایه چینی دستی تهیه شدند و تحت آزمون شاخص حدی اکسیژن قرار گرفتند. نتایج آزمون شاخص حدی اکسیژن برای غلظت های مختلف نانولوله، نشان داد که با افزایش غلظت، شاخص حدی به یک مقدار بیشینه می رسد و سپس کاهش می یابد که این مقدار بیشینه با افزودن 7/0% نانولوله به دست آمد. این نتایج همچنین نشان داد، افزودن 7/0% نانولوله ساده شاخص حدی را از 6/26 به 32 افزایش می دهد. به منظور دستیابی به مقاومت اشتعال پذیری بالاتر، از ترکیب نانولوله با نانورس و همچنین ترکیب نانولوله با پلی فسفات آمونیوم استفاده شد. نتایج شاخص حدی اکسیژن برای این نمونه ها، اثر هم افزایی بین نانولوله و نانورس و همچنین نانولوله و پلی فسفات آمونیوم را نشان داد. براساس این نتایج افزودن 7/%0 نانولوله و 5% نانورس به کامپوزیت اپوکسی/شیشه شاخص حدی اکسیژن را از 6/26 به 34 رسانید. همچنین افزودن 7/0% نانولوله به همراه 15% پلی فسفات آمونیوم، این مقدار را به 37 رسانید. این در حالی است که طبق نتایج به دست آمده از پژوهش های قبلی، افزودن 15% پلی فسفات آمونیوم به تنهایی، شاخص حدی اکسیژن در کامپوزیت اپوکسی / شیشه را از 6/26 به 32 رسانده است. اگرچه در غلظت 7/0% نانولوله، بالاترین شاخص حدی اکسیژن حاصل شد، اما مقاومت گرمایی در این غلظت، کاهش نشان داد. در حالی که در غلظت 5/0% علاوه بر اینکه مقاومت گرمایی بهبود یافت، شاخص حدی اکسیژن نیز افزایش یافت. بنابراین غلظت 5/0%، به عنوان غلظت بهینه انتخاب شد و نمونه کامپوزیتی اپوکسی/ الیاف شیشه حاوی 5/0% نانولوله تحت آزمون گرماسنجی مخروطی قرار گرفت. نتایج آزمون نشان داد که در مقایسه بین نمونه مرجع ( کامپوزیت اپوکسی / شیشه ) و نمونه حاوی 5/0% نانولوله، پیک رهایش گرما به میزان 10% و کل گرما آزاد شده به میزان 12% کاهش یافت. کاهش این دو مقدار به معنای کند سوز شدن کامپوزیت اپوکسی/ الیاف شیشه می باشد.