اثر نوع و مقدار شتاب‌دهنده بر واكنش‌پذيري و رفتار پخت سامانه اپوكسي-دي‌سيان‌دي‌آميد-شتاب‌دهنده

Effect of Type and Amount of Accelerator on Reactivity and Curing Behavior of Epoxy/Dicyandiamide/Accelerator System

فرضيه: اثر چهار شتاب‌دهنده 6،4،2-تريس(دي‌متيل آمينومتيل) فنول (DMP30)، 2-متيل‌ايميدازول (2MI)، 2-فنيل‌ايميدازول (2PhI) و كربونيل‌دي‌ايميدازول (CDI) با دو مقدار 0.6 و 1phr بر رفتار پخت رزين اپوكسي بر پايه دي‌گليسيديل اتر بيس‌فنول A و عامل پخت جامد دي‌سيان‌دي‌آميد يا دايسي مطالعه و بررسي شد. بديهي است، با تغيير نوع و مقدار شتاب‌دهنده مي‌توان واكنش‌پذيري و رفتار پخت سامانه اپوكسي-دايسي را كنترل كرد. روش‌ها: از اندازه‌گيري تغييرات گرانروي برحسب زمان، زمان ژل‌شدن در سه دماي 110، 120 و 130 درجه سلسيوس چسبناكي، گرماسنجي پويشي تفاضلي ناهم‌دما و شناسايي دماي انتقال شيشه‌اي براي مطالعه واكنش‌پذيري و رفتار پخت سامانه اپوكسي-دايسي استفاده شد. يافته‌ها: شتاب‌دهنده CDI با مقدار phr 0.6 بيشترين عمر مفيد را در ميان ساير شتاب‌دهنده‌ها نشان داد. با افزايش مقدار شتاب‌دهنده به‌ويژه هنگام استفاده از CDI، عمر مفيد فرمول‌بندي‌ها كاهش يافت. اختلاف در عمر مفيد براي 2PhI كمترين مقدار بود و براي 2MI تغييري نكرد. داده‌هاي زمان ژل‌شدن نشان داد، واكنش‌پذيري شتاب‌دهنده‌هاي مختلف در دماي زياد به‌ترتيب 2MI > DMP30 > CDI > 2PhI است. نتايج آزمون DSC نشان ‌داد، با افزايش مقدار شتاب‌دهنده، نيم‌رخ پخت تيزتر شد و گرماي واكنش (ΔH) افزايش و دماي انتقال شيشه‌اي (Tg) به مقدار شايان توجهي كاهش ‌يافت. نتايج DSC نشان داد، ترتيب واكنش‌پذيري شتاب‌دهنده‌هاي مختلف 2MI > CDI> DMP30 > 2PhI است. به‌عبارت ديگر، 2PhI كمترين واكنش‌پذيري و تيزترين نيم‌رخ پخت اما 2MI بيشترين واكنش‌پذيري با رفتار پخت پهن را نشان داد. بنابراين به‌نظر مي‌رسد، شتاب‌دهنده CDI با مقدار 0.6phr به‌دليل بيشترين عمر مفيد در دماي محيط، سرعت پخت زياد و داشتن بيشترين Tg بهترين شتاب‌دهنده باشد.

Hypothesis: The effects of four accelerators 2,4,6-tris(dimethyl aminomethyl) phenol (DMP30), 2-methylimidazole (2MI), 2-phenylimidazole (2PhI) and carbonyldiimidazole (CDI) at 0.6 and 1 phr contents on the curing behavior of a diglycidyl ether of bisphenol A epoxy resin and dicyandiamide (dicy), a solid curing agent, was investigated. Obviously, by changing the type and amount of accelerator, the reactivity and curing behavior of the epoxy/daisy system can be controlled. Methods: Measuring the viscosity build-up versus time, gelation time measurement at 110, 120 and 130°C, tack, non-isothermal differential scanning calorimetry (DSC) and glass transition temperature characterization were used to study the reactivity and curing behavior of epoxy/dicy system. Findings: The CDI accelerator at 0.6 phr content showed the highest pot-life. The pot-life of formulations decreased by increasing the amount of accelerator particularly when CDI was used. This difference in pot-life was lower for 2PhI and was not changed for 2MI. Gel-time data showed that the reactivity of different accelerators at high temperature was in order: 2MI > DMP30 > CDI > 2PhI. DSC test results showed that by increasing the amount of accelerator the heat of reaction increased, curing profile became sharp and glass transition temperature remarkably decreased. The broadest curing profile of 14°C also was seen for CDI. The DSC results showed that the reactivity of different accelerators was in order: 2MI > CDI > DMP30 > 2PhI. In other words, 2PhI showed the lowest activity and the sharpest curing profile and 2MI showed the highest activity with the wide curing behavior. It seems that the CDI accelerator at 0.6 phr content would be the best accelerator regarding the highest pot-life at room temperature, high curing rate and maximum Tg.