اصلاح اپوكسي توسط پلي يورتان و تأثيرات آن بر خواص سايشي و چسبندگي

Epoxy Modification by Polyurethane and Its Effects on Abrasion and Adhesion Properties

هدف تحقيق در اين پژوهش، اصلاح اپوكسي توسط پلي يورتان بصورت موفقيت آميز انجام شد و تاثير آن بر خواص سايشي و چسبندگي مورد واكاوي قرار گرفت. مهمترين نگراني در تركيب اين دو پليمر، تشكيل ژل بهنگام مواجهه رزين اپوكسي و ايزوسيانات موجود در پلي يورتان بود. روش تحقيق يك راه حل براي غلبه بر اين مشكل، كنترل فعاليت شيميايي ايزوسيانات است. بنابراين به منظور كاهش فعاليت شيميايي ايزوسيانات و جلوگيري از تشكيل ژل در اثر تركيب اپوكسي و پلي يورتان، ابتدا پيش پليمر پلي يورتان حاوي 58/3 درصد وزني ايزوسيانات، با تركيب پلي تترا متيلن گلايكول 2000 (PTMG 2000) و تولوين دي ايزوسيانات (2,4-TDI)، تهيه و با اضافه كردن 20 درصد وزني از آن به رزين اپوكسي، فرآيند پخت با استفاده از دي متيل تيوتولوين دي آمين (DMTDA)، بعنوان عامل پخت مشترك و‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ همچنين عمليات حرارتي خاص، كامل شد. اهم نتايج نتايج طيف بيني تبديل فوريه زير قرمز نشان داد، فرآيند اصلاح با حذف پيك هاي مربوط به اپوكسايد و ايزوسيانات در طيف مخصوص به نمونه تهيه شده، و همچنين ايجاد يك پيك پهن مربوط به گروه هاي هيدروكسيل ثانويه (C-O) در اثر باز شدن حلقه هاي اپوكسايد، موفقيت آميز بوده است. آزمون چسبندگي نيز، افزايش چسبندگي به زيرآيند فولاد كربني، در نتيجه توليد هيدروكسيل ثانويه حين اين آميخته سازي را تاييد كرد. اگرچه سختي پرسوز در اپوكسي اصلاح شده به ميزان 5% كاهش يافت اما با كاهش 17 برابري مدول الاستيك (طبق نتيجه آزمون كشش)، مقاومت سايشي بر اساس آزمون سايش، 6 برابر بهبود يافت. سرانجام با در نظر گرفتن تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي- نشر ميدان مغناطيسي، بهم پيوستن حفرات، بعنوان سازوكار سايش معرفي شد.

Research subject: In this research, epoxy modification was successfully performed by polyurethane and its effect on abrasion and adhesion properties have been investigated. The most important concern in the blending of these polymers was the formation of gels upon exposure of epoxy resin and isocyanate in polyurethane. Research approach: One solution to overcome this problem is to control the chemical activity of Isocyanate. Therefore to reduce the chemical activity of isocyanate and prevent gel formation due to the combination of epoxy and polyurethane, first polyurethane prepolymer containing 3.58 wt.% NCO was prepared by mixing poly tetra methylene glycol 2000 (PTMG 2000) and toluene di isocyanate (2,4-TDI); and then by adding 20 wt.% of it to the epoxy resin, the curing process was completed by using dimethyl thio-toluene di amine (DMTDA) as a common curing agent and also specific heat treatment. Main results: Fourier transformation infrared spectroscopy results showed that the modification process has been successful by elimination of the peaks related to epoxide and isocyanate groups in the prepared sample in addition to the formation of a broad peak related to secondary hydroxyl group (C-O) due to the opening of epoxide rings. Pull off tests also confirmed increasing adhesion to carbon steel substrate as a result of secondary hydroxyl generation through this blending. Although, the Persoz hardness of modified epoxy decreased by 5%, but with a 17-fold reduction of elastic modulus (as per tensile test result), abrasion resistance improved 6 times according to abrasion test. Finally, joining of the cavities to each other is introduced as the abrasion mechanism by considering the field emission- scanning electron microscope images.