ارزیابی پارامتر های پوشش تبدیلی سریومی بر خواص استحکام و چسبندگی چسب های اپوکسی بهینه شده با الاستومر های بوتادین و ذرات گرافن اکساید

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری، پژوهشکده مواد رنگزا، پژوهشگاه رنگ، تهران، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران

چکیده

استحکام پایین چسب‌های اپوکسی و همچنین عدم چسبندگی آن‌ها به سطوح آلومینیومی استفاده از این رزین را در برخی کاربردهای خاص از جمله صنایع هوایی با چالش جدی مواجه کرده است. به منظور بهبود استحکام کششی از دو نوع اصلاح‌کننده لاستیکی اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) و متاکریلات بوتادین استایرن (MBS) استفاده شد، به بهترین نمونه حاصل ذرات اکسید گرافن (GO) به میزان یک و دو درصد اضافه شده و در نهایت بهترین نمونه حاصل به لحاظ فیزیکی و مکانیکی انتخاب شد، در ادامه به منظور چسبندگی بهتر کامپوزیت اپوکسی به آلیاژ آلومینیم AA2024-T3 ، از پوشش تبدیلی سریمی در شرایط بهینه استفاده شد . نتایج حاصل از آزمون طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و منحنی پلاریزاسیون نشان داد که پوشش تبدیلی سریم در غلظت 20 گرم بر لیتر سریم نیترات، pH برابر 5/3 و زمان غوطه‌وری 15 دقیقه به دلیل تشکیل پوشش یکنواخت بر روی سطح بالاترین میزان مقاومت به خوردگی و چسبندگی را ایجاد کرده است، هم‌چنین، تصاویر میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی تشکیل پوشش تبدیلی سریم به‌صورت یکنواخت بر روی سطح نمونه را نشان می‌دهد. نتایج حاصل از آزمون تنش-کرنش نیز نشان داد که استحکام کششی نمونه‌ی حاوی 4 درصد ABS به میزان 70 درصد افزایش داشته و با افزودن 1 درصد GO به آلیاژ، استحکام آن 47 درصد افزایش پیدا می‌کند. همچنین افزایش 114 درصدی چسبندگی در حضور پوشش‌های تبدیلی نسبت به نمونه‌های بدون پوشش در آزمون استحکام برشی مشاهده شد. آزمون چسبندگی نیز افزایش قابل‌توجه استحکام چسبندگی را در حضور پوشش‌های تبدیلی سریمی نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


[1] Unnikrishnan, K. P., and Eby Thomas Thachil. "Toughening of epoxy resins." Designed monomers and polymers 9, no. 2 (2006): 129-152.
[2] Dadian, Alireza, Saeed Rahnama, and Abbas Zolfaghari. "Experimental study of the CTBN effect on mechanical properties and mode I and II fracture toughness of a new epoxy resin." Journal of Adhesion Science and Technology (2020): 1-16.
[3] Pascault, Jean-Pierre, and Roberto JJ Williams, eds. Epoxy polymers: new materials and innovations. John Wiley & Sons, 2009.
[4] Srivastava K, Rathore AK, Srivastava D. Studies on the structural changes during curing
of epoxy and its blend with CTBN. Spectrochim Acta Part A. (2018); 188:99–105.
[5] Zhao, Yang, Zhen-Kun Chen, Yu Liu, Hong-Mei Xiao, Qing-Ping Feng, and Shao-Yun Fu. "Simultaneously enhanced cryogenic tensile strength and fracture toughness of epoxy resins by carboxylic nitrile-butadiene nano-rubber." Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 55 (2013): 178-187.
[6] Abadyan, M., R. Bagheri, and M. A. Kouchakzadeh. "Fracture toughness of a hybrid‐rubber‐modified epoxy. I. Synergistic toughening." Journal of applied polymer science 125, no. 3 (2012): 2467-2475.
[7] Yahyaei, Hossein, Morteza Ebrahimi, Hamed Vakili Tahami, Ehsan R. Mafi, and Esmaeil Akbarinezhad. "Toughening mechanisms of rubber-modified thin-film epoxy resins: Part 2—Study of abrasion, thermal and corrosion resistance." Progress in Organic Coatings 113 (2017): 136-142.
[8] Wang, Yan, Zixing Shi, Junrong Yu, Lei Chen, Jing Zhu, and Zuming Hu. "Tailoring the characteristics of graphite oxide nanosheets for the production of high-performance poly (vinyl alcohol) composites." Carbon 50, no. 15 (2012): 5525-5536.
[9] Hu, Bing, Yue-hua Cong, Bao-yan Zhang, Lei Zhang, Yu Shen, and Hao-zhou Huang. "Enhancement of thermal and mechanical performances of epoxy nanocomposite materials based on graphene oxide grafted by liquid crystalline monomer with Schiff base." Journal of Materials Science 55, no. 8 (2020): 3712-3727.
[10] Liu, Qinghong, Xufeng Zhou, Xinyu Fan, Chunyang Zhu, Xiayin Yao, and Zhaoping Liu. "Mechanical and thermal properties of epoxy resin nanocomposites reinforced with graphene oxide." Polymer-Plastics Technology and Engineering 51, no. 3 (2012): 251-256.
[11] Galpaya, Dilini, Mingchao Wang, Graeme George, Nunzio Motta, E. Waclawik, and Cheng Yan. "Preparation of graphene oxide/epoxy nanocomposites with significantly improved mechanical properties." Journal of Applied Physics 116, no. 5 (2014): 053518.
[12] Hughes, Anthony E., Nick Birbilis, Johannes MC Mol, Santiago J. Garcia, Xiaorong Zhou, and George E. Thompson. "High strength Al-alloys: microstructure, corrosion and principles of protection." Recent Trends in Processing and Degradation of Aluminium Alloys 1 (2011).
[8] Shao, Bo, Yiqun Fang, Bo Chen, Jing Shen, Shihua Xu, Rongxian Ou, and Qingwen Wang. "Statistical distribution of mechanical properties and energy absorption of laminated cotton fabric reinforced epoxy composites." Polymer Composites (2020).
[13] Vakili, H., B. Ramezanzadeh, and R. Amini. "The corrosion performance and adhesion properties of the epoxy coating applied on the steel substrates treated by cerium-based conversion coatings." Corrosion Science 94 (2015): 466-475.
[14] Asemani, H. R., P. Ahmadi, A. A. Sarabi, and H. Eivaz Mohammadloo. "Effect of zirconium conversion coating: Adhesion and anti-corrosion properties of epoxy organic coating containing zinc aluminum polyphosphate (ZAPP) pigment on carbon mild steel." Progress in Organic Coatings 94 (2016): 18-27.
[15] Mahidashti, Z., T. Shahrabi, and B. Ramezanzadeh. "A new strategy for improvement of the corrosion resistance of a green cerium conversion coating through thermal treatment procedure before and after application of epoxy coating." Applied Surface Science 390 (2016): 623-632.
[16] Ramezanzadeh, B., and M. Rostami. "The effect of cerium-based conversion treatment on the cathodic delamination and corrosion protection performance of carbon steel-fusion-bonded epoxy coating systems." Applied Surface Science 392 (2017): 1004-1016.
[17] Hinton, B. R. W. "Corrosion inhibition with rare earth metal salts." Journal of Alloys and Compounds 180, no. 1-2 (1992): 15-25.
[18] Pinc, W., S. Geng, M. O’keefe, William Fahrenholtz, and T. O’keefe. "Effects of acid and alkaline based surface preparations on spray deposited cerium based conversion coatings on Al 2024-T3." Applied Surface Science 255, no. 7 (2009): 4061-4065.
[19] Mirmohseni-Namin, Abdolreza, Saeid Nikafshar, and Farid Mirmohseni. "Increasing toughness and tensile strength of an epoxy–diamine system using an inorganic ultra-accelerator." RSC Advances 5, no. 65 (2015): 53025-53035.
[20] Mousavi, Sayed Rasoul, and Iraj Amiri Amraei. "Toughening of dicyandiamide-cured DGEBA-based epoxy resin using MBS core-shell rubber particles." Journal of Composite Materials 49, no. 19 (2015): 2357-2363.
[21] Pathak, Abhishek K., Munu Borah, Ashish Gupta, T. Yokozeki, and Sanjay R. Dhakate. "Improved mechanical properties of carbon fiber/graphene oxide-epoxy hybrid composites." Composites Science and Technology 135 (2016): 28-38.
[22] Sydlik, Stefanie A., Jae-Hwang Lee, Joseph J. Walish, Edwin L. Thomas, and Timothy M. Swager. "Epoxy functionalized multi-walled carbon nanotubes for improved adhesives." Carbon 59 (2013): 109-120.
[23] Pourhashem, Sepideh, Mohammad Reza Vaezi, Alimorad Rashidi, and Mohammad Reza Bagherzadeh. "Exploring corrosion protection properties of solvent based epoxy-graphene oxide nanocomposite coatings on mild steel." Corrosion Science 115 (2017): 78-92.
[24] Eivaz Mohammadloo, H; Sarabi, A.A; Sabbagh Alvani, A.A.; “The effect of solution temperature and pH on corrosion performance and morphology of nanoceramic-based conversion thin film”, Mater. Corros., 64(2012), p. p. 535-543.