مطالعه مقايسه اي مقاومت گرمايي، اشتعال پذيري و خواص مكانيكي رزين هاي پلي استر غيراشباع و اپوكسي

A Comparative Study on the Thermal Resistance, Flammability and Mechanical Properties of Unsaturated Polyester and Epoxy Resins

در اين پژوهش، خواص گرمايي، اشتعال پذيري و مكانيكي سه نوع مختلف رزين پلي استر غيراشباع ارتو، ايزو و وينيل استر و رزين اپوكسي برپايه دي گليسيديل اتر بيس فنول A بررسي و مقايسه شد. نظر به استفاده گسترده از اين رزين ها در صنعت كامپوزيت، شناخت دقيق خواص آن ها براي انتخاب بهترين رزين بسيار حايز اهميت است. بدين منظور، از آزمون هاي گرانروي سنجي، طيف سنجي زيرقرمز تبديل فوريه ) FTIR (، سرعت سوزش، تجزيه گرماوزن سنجي ) ،)TGA شاخص حدي اكسيژن ) LOI ( و اندازه گيري خواص خمشي استفاده شد. از آنجا كه گرانروي رزين هاي پلي استر غيراشباع در محدوده 300 cP تا 450 cP قرار دارد، از مزيت شايان توجهي نسبت به رزين هاي اپوكسي برخوردارند كه گرانروي در محدوده 600 cP تا 1000 cP دارند. از ميان سه نوع مختلف رزين پلي استر غيراشباع برررسي شده در اين پژوهش، رزين ارتو بيشترين مقدار درصد تبديل را دارد. پس از آن، مقادير مزبور به ترتيب متعلق به نمونه وينيل استر و ايزو بود. نتايج نشان داد، رزين وينيل استر، خواص بهينه اي از نظر گرمايي، مقاومت در برابر اشتعال و مكانيكي در ميان رزين هاي پلي استر دارد. از مقايسه رزين اپوكسي با انواع پلي استر مشاهده شد، رزين اپوكسي سرعت سوزش بيشتري دارد، اما مقدار زغال باقي مانده )% 4/ 12 ( و درصد LOI ) 20/2% ( آن بيشتر و درنتيجه از پايداري گرمايي زيادتري برخوردار است. نتايج آزمون خمش بيانگر آن است كه رزين اپوكسي مدول ) 4/1 GPa ( و استحكام خمشي ) 116 MPa ( بيشتري نسبت به رزين هاي پلي استر دارد، اما مقدار خمش تا شكست )% 8/ 2( و چقرمگي اين نمونه از سه نوع مختلف پلي استر غيراشباع كمتر است.

A comparative study has been carried out on thermal properties, flammability and mechanical properties of three different kinds of unsaturated polyester resins, ortho, iso and vinyl ester and an epoxy resin based on diglycidyl ether of bisphenol-A. Because of the wide application of these resins in the composite industry it is vital to understand their properties. For this purpose, viscosity, burning rate, limiting oxygen index (LOI) and flexural properties were measured. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and thermal gravimetric analysis were also performed. The viscosity of unsaturated polyester resins which was in the range of 300 to 450 cP showed an advantage compared to the viscosity of epoxy resin which was in the range of 600 to 1000 cP. The low viscosity which usually appears in unsaturated polyester resins is very important from the processing point of view, which in turn helps to ensure a simple processing. The ortho resin showed the highest conversion and conversion rate among the three unsaturated polyester resins. The vinyl ester resin showed a higher conversion than the iso resin. The results showed that the vinyl ester resin had the highest thermal resistance, flammability and mechanical properties among the unsaturated polyester resins used in this work. On the other hand, although the epoxy resin showed the highest burning rate but it had the highest carbon residue or char yield (12.4%) and LOI (20.2%), and consequently the highest thermal resistance. The results of flexural test have shown that the epoxy resin has displayed the highest flexural strength (116 MPa) and modulus (4.1 GPa) and the lowest deflection-at-break (2.8%) and toughness in comparison with the unsaturated polyester resins used in this work.