آماده سازی کربوکسیل پایانه شده برای پوشش پودری اپوکسی با پیوند فیوژن

تهیه و شناسایی پری پلیمرهای رزینی با کربوکسیل انتهایی (بوتادین-کو-اکریلونیتریل) -اپوکسی برای اپوکسی با پیوند فیوژن پودر پوشش

1 مقدمه

اپوکسی با پیوند فیوژن (FBE) پوشش های پودری که برای اولین بار توسط شرکت 3M توسعه داده شد، زمانی که حفاظت درازمدت در برابر خوردگی حیاتی است مانند صنایع خطوط لوله نفت، فلز، گاز و آب به طور گسترده استفاده می شود. با این حال، الزامات عملکرد برای پوشش‌های پودری FBE به دلیل چگالی اتصال متقابل بالا، چالش برانگیز است. شکنندگی ذاتی پوشش های پخته شده یکی از موانع اصلی جلوگیری از کاربرد گسترده اپوکسی ها در صنایع است. بنابراین، ممکن است بتوان عملکرد پوشش‌های FBE را با افزایش چقرمگی پوشش بهبود بخشید. روش‌های سخت‌کننده زیادی برای سخت‌کردن سیستم‌های اپوکسی، اغلب در کاربردهای کامپوزیت، از جمله لاستیک، الاستومر، استفاده شده است. گرمانرمکوپلیمر، اپوکسی های اصلاح شده با نانوذرات و ترکیبی از موارد فوق.
اگرچه تحقیقات زیادی در مورد اصلاحات سخت‌کننده سیستم‌های اپوکسی انجام شده است، اکثریت آنها
مطالعات شامل اصلاح شیمیایی رزین اپوکسی با لاستیک مایع واکنشی، به ویژه بوتادین-کو-اکریلونیتریل (CTBN) پایان یافته با کربوکسیل بود. McGarry و همکاران از CTBN با وزن مولکولی 3000 و اپوکسی های مختلف DGEBA که با پیپریدین پخته شده بودند، استفاده کردند. Kinloch و همکاران یک وابستگی دینامیکی را در سیستم DGEBA/CTBN/piperidine با محاسبه چقرمگی شکست ضربه در سرعت‌های ضربه مختلف و به دست آوردن افزایش تقریباً دو برابری در چقرمگی نشان دادند. CTBN می تواند به سیستم های اپوکسی مانند دی گلیسیدیل اتر رزین های اپوکسی بیسفنول-A (DGEBA) معرفی شود. هنگامی که چنین رزین های اپوکسی همراه با لاستیک مایع پخت می شوند، چقرمگی دامنه ها را می توان با جذب انرژی ضربه بهبود بخشید. به خوبی شناخته شده است که رزین های پخت شامل سیستم های دو فازی هستند[26] که در آن لاستیک مایع در یک ماتریس اپوکسی با ساختار حوزه کروی یا ساختار پیوسته پراکنده می شود.
تا کنون، سفت کردن رزین‌های اپوکسی عمدتاً بر روی رزین‌های اپوکسی مایع متمرکز بوده است و تحقیقات کمی روی سخت‌کردن رزین‌های اپوکسی جامد متمرکز شده است. در این مقاله، ما پیش پلیمرهای CTBN-EP را بدون استفاده از حلال‌های آلی آماده کردیم. سپس کامپوزیت های پوشش پودری FBE پر شده با پیش پلیمرهای CTBN-EP تولید شد. بر اساس خواص مکانیکی و آنالیز مورفولوژیکی، تلاش‌هایی برای تجزیه و تحلیل مکانیسم‌های سخت‌کنندگی حاکم در ماتریس فاز جدا شده انجام شد. تجزیه و تحلیل رابطه ویژگی ساختار سیستم CTBN-EP یک تلاش جدید برای بهترین دانش ما است. بنابراین، این فناوری سخت‌کننده جدید می‌تواند زمینه‌های کاربرد پوشش‌های پودری FBE را در صنعت گسترش دهد.

2 تجربی

مواد 2.1

رزین اپوکسی مورد استفاده، دی گلیسیدیل اتر جامد بیسفنول A (DGEBA) (DOW، DER663) با وزن معادل اپوکسید 750-900 بود. پلی (بوتادین-کو-اکریلونیتریل) مایع با کربوکسیل پایان یافته (CTBN) (Emerald، Hypro 1 300×1323) با محتوای اکریلونیتریل 26 درصد استفاده شد. تری فنیل فسفین به عنوان کاتالیزور در این سیستم استفاده شد. عامل پخت (HTP-305) یک فنولیک بود. رزین اپوکسی فنولیک (GT7255) از شرکت HUNTSMAN خریداری شد، پیگمنت (L6900) که توسط شرکت BASF عرضه شد، عامل گاززدایی و عامل تسطیح از Aisitelun خریداری شد.

2.2 سنتز و خصوصیات پیش پلیمرهای CTBNEP

مقادیر استوکیومتری رزین های اپوکسی، CTBN و کاتالیزور در یک فلاسک قرار داده شد که به عنوان حرارت داده شده و با هم زدن مکانیکی در دمای 150 درجه سانتیگراد به مدت 3.0 ساعت به هم زده شد. واکنش متوقف شد زمانی که مقدار اسید به 0 کاهش یافت. پیش پلیمرها به عنوان C0، C5، C10، C15، و C20 علامت گذاری شدند (زیرنویس ها محتویات CTBN هستند). واکنش احتمالی در شکل 1 نشان داده شده است.
برای مشخص کردن ساختارها از طیف‌سنجی FTIR استفاده شد. طیف FTIR توسط یک اسپکتروفتومتر FTLA2000-104 در محدوده طول موج 4 500-500 cm-1 (ABB Bomem کانادا) ثبت شد. وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی پیش پلیمرهای CTBN-EP توسط GPC تعیین شد. تتراهیدروفوران (THF) به عنوان یک شوینده با سرعت جریان 1.0 میلی لیتر در دقیقه استفاده شد. سیستم ستون با استفاده از پلی استایرن های استاندارد monodispersed کالیبره شد.

2.3 تهیه و شخصیت پردازی فیلم های درمان

پنج فیلم پخت حاوی CTBN 0 تا 20 درصد وزنی تهیه شد. مقادیر محاسبه شده DGEBA (طبق فرمول ارائه شده در جدول 1) و HTP-305 در دمای 120 درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه به هم زده شدند تا یک مخلوط همگن به دست آید. مخلوط را در قالب آهنی از قبل گرم شده در فر با هوای گرم 180 درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه ریخته و سپس به مدت 30 دقیقه در دمای 200 درجه سانتیگراد پس از پخت قرار گرفت.

آزمایش‌های کششی بر روی دستگاه KD111-5 (کای‌کیانگ شرکت، چین) با سرعت 1 میلی‌متر در دقیقه انجام شد. مقادیر از میانگین سه نمونه بر اساس GB/2568-81 گرفته شد. ازدیاد طول در نقطه شکست نمونه ارزیابی شد. استحکام ضربه نمونه بر روی دستگاه MZ-2056 با استفاده از نمونه های مستطیلی 40 میلی متر × 10 میلی متر × 2 میلی متر تعیین شد. آزمایش ها در دمای اتاق انجام شد و مقادیر به طور متوسط ​​از سه نمونه مطابق با GB/T2571-1995 گرفته شد.

دمای انتقال شیشه‌ای فیلم‌های پخت با استفاده از یک آنالایزر مکانیکی دینامیکی (DMA) تعیین شد. اندازه‌گیری‌ها با نرخ گرمایش 2℃/min از -90 ℃ تا 180 ℃ در سطح فرکانس ثابت 1 هرتز انجام شد. مدول ذخیره سازی، مدول تلفات و ضریب تلفات با استفاده از حالت دو کنسول با نمونه ای به ابعاد 30 میلی متر × 10 میلی متر × 2 میلی متر به دست آمد.

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) (Quanta-2000 model SEM، FEI of Dutch) با ولتاژ الکترونی 10 کیلو ولت انجام شد. نمونه ها تحت نیتروژن مایع شکسته شدند و ابتدا با تولوئن برای استخراج فاز لاستیک قبل از خشک شدن در خلاء تحت درمان قرار گرفتند. اندازه و توزیع ذرات پراکنده با استفاده از یک تصویر نیمه خودکار تعیین شد.

درصد کاهش وزن و ویژگی‌های تخریب حرارتی نمونه‌های آماده شده توسط یک آنالایزر ترموگراویمتری (TGA) ثبت‌شده بر روی ابزار (METTER Toledo سوئیس) ارزیابی شد. مقدار نمونه گرفته شده تقریباً 5-10 میلی گرم در ظرف نمونه پلاتینیومی بود. نرخ گرمایش در هر اجرا در 10 ℃ / دقیقه و محدوده دمای محیط تا 800 ℃ نگه داشته شد.