سامانه‌های پخت دوگانه‌ رزین اپوکسی برای استفاده در ساخت پیش‌آغشته‌ها

نوع مقاله : تالیفی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ، پژوهشکده مهندسی کامپوزیت، گروه مهندسی پلیمر

2 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، پژوهشکده مهندسی کامپوزیت، گروه مهندسی پلیمر

چکیده

امروزه استفاده از پیش‌آغشته‌های پلیمری موجب سرعت بخشیدن به فرایند کامپوزیت‌سازی و آسانی شکل‌دهی آن­ ها شده است. برای تهیه پیش‌آغشته اپوکسی لازم است تا رزین به­ مقدار کمی پخت شود تا بتواند شکل کلی پیش‌آغشته‌ را حفظ کند و الیاف را کنار یکدیگر نگه ­دارد. از آنجا که رزین‌های اپوکسی برای پخت نیاز به گرما دارند و گرما طی واکنش پخت آزاد می­ شود، کنترل میزان پخت آن­ ها در مرحله پیش‌پخت همواره با مشکل مواجه است. میزان پیشرفت واکنش پخت رزین، تعیین‌کننده خواص مکانیکی و فرایندپذیری پیش‌آغشته است. از روش‌های کنترل میزان پخت رزین اپوکسی برای استفاده در پیش‌آغشته‌ها، به­ کارگیری دو سامانه پخت مختلف با شرایط واکنش متفاوت نسبت به یکدیگر با عنوان سامانه پخت دوگانه است. در این مقاله، ضمن معرفی انواع سامانه‌های پخت دوگانه‌ به ­کاررفته برای رزین اپوکسی مانند اپوکسی-آکریلات، اپوکسی-فنول، اپوکسی-تیول، اپوکسی-سیلوکسان، اپوکسی-نمک سولفونیوم و اپوکسی-آمین، کاربرد هر یک از این سامانه‌ها مرور شده است. با توجه به تنوع مدل‌های پخت دوگانه رزین اپوکسی، می‌توان از مدل‌ها و سامانه‌های پخت دوگانه مختلف برای کنترل خواص پیش‌آغشته مانند چسبناکی، درصد پخت، مدت عمر انباری و همچنین بهبود خواص کامپوزیت نهایی استفاده کرد. مطالعات انجام ­شده نشان ‌می‌دهد، برای افزایش عمر انباری پیش‌آغشته‌ها، استفاده از واکنش کلیک با آغازگر نوری برای انجام واکنش مرحله اول پخت و واکنش کلیک گرمایی برای مرحله دوم پخت، بیشترین بازده را دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Dual-Curing Systems of Epoxy Resin for Using in Prepreg Manufacturing

نویسندگان [English]

  • Mahdi Payamani 1
  • Hassan Fattahi 2
  • Mehrzad Mortezaei 2
1 Malek Ashtar University
2 Malek Ashtar University
چکیده [English]

Nowadays, the use of prepregs has accelerated the composite manufacturing and has facilitated their processing. To prepare the epoxy prepregs, it is necessary to cure the resin slightly in order to maintain the overall shape of the prepreg and to hold the fibers together. Since epoxy resins require heat for curing and heat is release during the curing reaction, it is always difficult to control the degree of cure in the precuring stage. The progress of precuring reaction determines the mechanical properties and processability of the prepregs. One of the methods to control the degree of cure of epoxy resin for use in prepregs is to use two different curing systems with different conditions for each stage called dual curing system. In this article, while introducing the types of dual curing systems used for epoxy resin such as epoxy-acrylate, epoxy-phenol, epoxy-thiol, epoxy-siloxane, epoxy-sulfonium salt and epoxy-amine, the application of each system is reviewed. Due to the diversity of dual curing systems, different systems can be used to control the prepregs properties such as viscosity, curing percentage, shelf life and also improve the properties of the final composite. Studies show that, in order to increase the shelf life of prepregs using the click reaction with an optical initiator to perform the reaction of the first stage of curing and the thermal click reaction for the second stage of curing are most effective.

کلیدواژه‌ها [English]

  • epoxy resin
  • prepreg
  • dual curing
  • shelf life
  • precuring

مراجع

1. Bashford D., Basic Aspects of Joining Technology for Fibre Reinforced Plasics, In Developments in Reinforced Plasics, 
Pritchard G. (Ed.), Springer, Dordrecht,  5, 205-232,1986.
2. Pouladvand A. and Mortezaei M., Tack Property of Prepregs: Efective Parameters, Methods of Measurement and Failure 
Mechanisms,  Polymerization (Persian),  9, 39-49, 2019. 
3. Mozafari S.M. and Beheshty M.H., Thermally-Latent Curing Agents for Epoxy Resins: A Review, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian),  31, 409-426, 2019.
4.  Pouladvand A.R., Mortezaei M., Fattahi H., and Amraei I.A., A Novel Cusom-Tailored Epoxy Prepreg Formulation Based 
on Epoxy-Amine Dual-Curable Sysems, Composites Part A, 132, 105852, 2020.
5. Khalaf H. and Mortezaei M., Efect of Processing Parameters on the Properties of Solvent and Hot-Melt Prepreg Manufacturing Methods, Polymerization (Persian), 4, 72-82, 2014.
6. Marks M.J. and Vernon R.S., Efect of Conversion on the Structure−Property Relationships of Amine-Cured Epoxy Thermosets, ACS Appl. Mater. Interfaces, 1, 921-926, 2009.
7. Lu M. and Sangwook K., Kinetics and Thermal Characterization of Epoxy-Amine Sysems,  J. Appl. Polym. Sci.,  71, 2401-
2408, 1999.
8. Chen C., Bin L., Masao K., and Daoqiang L., Epoxy Adhesives, In Adhesives and Adhesive Joints in Indusry Applications, 
Rudowska A. (Ed.), IntechOpen, London, United Kingdom, 37-51, 2019.
9. Sperling L., An Introduction to Polymer Networks and IPNs, In Interpenetrating Polymer Networks and Related Materials, Springer, Boson, 1-1, 1981.
10. Döhler D., Peterlik H., and Binder W.H., A Dual Crosslinked Self-Healing Sysem: Supramolecular and Covalent Network 
Formation of Four-Arm Star Polymers, Polymer, 69, 264-273, 2015.
11. Konuray A.O., Fernández-Francos X., and Ramis X., Curing Kinetics and Characterization of Dual-Curable Thiolcrylate-
Epoxy Thermosets with Latent Reactivity, React. Func. Polym., 122, 60-67, 2018.
12. Konuray O., Areny A., Morancho J.M., Fernández-Francoc X., Serra À., and Ramis X., Preparation and Characterization of Dual-Curable Of-Stoichiometric Amine-Epoxy Thermosets with Latent Reactivity, Polymer, 146, 42-52, 2018.
13. Ramis X., Fernández-Francoc X., Ferrando F., and Serra A.,  Click-Based Dual-Curing Thermosets and Their applications, In Thermosets, Elsevier, Ausralia, 511-541, 2018.
14. Soleimani M. and Mortezaei M., One-Component Adhesives and Epoxy sysems, Polymerization (Persian), 6, 52-63, 2016.
15. Su Y.C., Liao-Ping C., Kuo-Chung C., and Trong-Ming D., Synthesis and Characterization of UV and Thermo-Curable 
Difunctional Epoxyacrylates, Mater. Chem. Phys., 132, 540-549, 2012.
16. Liu H.B., Wu Y.Z., Feng L., Ning Q., and Ling X., The Infuence of Reactive Diluents on the Properties of UV Dual Cured Polyurethane-Modifed Epoxy Monoacrylates Films, Appl. Mech. Mater.,  477, 1169-1174, 2014.
17. Cho C.H., Intae S., Ji Y.Y., Jae H.K., Byungsun L., Gitae M., Eunbi L. et al., New UV/Heat Dual-Curable Sealant Containing 
Acrylate-Epoxy Hybrid Resin for Highly Adhesive Liquid Crysal Device, Mol. Crys. Liq. Crys., 678, 84-90, 2019.
18. Kim D.S. and Sung C.K., Curing and Phase Separation Behavior of Amine Terminated Butadiene AcrylonitrileCopolymer (ATBN) Modifed Epoxy, Polym. Adv. Technol., 1, 211-217, 1990.
19. Devi K., Ambika C.P., Reghunadhan N., and Ninan K.N., Dual Cure Phenol-Epoxy Resins Characterisation and Properties, Polym. Polym. Compos., 11, 551-558, 2003.
20. Malucelli G., Ezio A., Matteo M., and Maria G.D.A., Epoxy–Siloxane Hybrid Coatings by a Dual-Curing Process, Adv. 
Polym. Technol, 28, 77-85, 2009.
21. Stapp B., Lothar S., Heiner B., and Michael H., Photo and Thermoinitiated Curing of Epoxy Resins by Sulfonium Salts, 
Angew. Makromol. Chem.,  209, 197-212, 1993.
22. Guzman D., Xavier R., Xavier F.F., and Angels S., New Bio-Based Materials Obtained by Thiol-Ene/Thiol-Epoxy Dual Curing Click Procedures from Eugenol Derivates, Eur. Polym. J.,  93, 530-544, 2017.
23. Morancho J.M., Xavier F.F., and Ramis X., Photocuring and Thermal Pos-Curing of a Cycloaliphatic Epoxide Resin with 
a Trithiol and a Vinyl Epoxy Compound,  J. Therm. Anal. Calorim.,  121, 389-395, 2015.
24. Sangermano M., Monica C., Giovanna C., Ignazio R. and Ricardo A.O., Preparation and Characterization of Hybrid 
Thiolene/Epoxy UV–Thermal Dual-Cured Sysems, Polym. Int.,  59, 1046-1051, 2010.
25. Carlborg C.F., Alexander V., Yitong L., Wouter van der W., Mats J., and Tommy H., Functional Of Stoichiometry Thiolene Epoxy Thermosets Featuring Temporally Controlled Curing Stages Via An UV/UV Dual Cure Process, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem.,  52, 2604-2615, 2014.
26. Hesabi M., Ali S., and Beheshty M.H., Development of Amine-Based Latent Accelerator for One-Pot Epoxy Sysem with 
Low Curing Temperature and High Shelf Life, Eur. Polym. J., 112, 736-748, 2019.
27. Konuray O., Aina G., Jose M.M., Xavier F.F., Angels S., Francesc F., Montserrat G.A., and Xavier R., Hard Epoxy Thermosets Obtained Via Two Sequential Epoxy-Amine Condensations, Eur. Polym. J.,  116, 222-231, 2019.
28. Konuray O., Salla J.M., Morancho J.M., Fernández-Francosa X., García-Alvarez M., and Ramis X., Time-Temperature-Transformation (TTT) Diagram of Dual-Curable Epoxy Thermosets Obtained Via Two Sequential Epoxy-Amine Condensations, Thermochim. Acta,  678, 178-305. 2019

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار