یکشنبه ۲ دی ۱۴۰۳ - Sunday 22 December 2024
کد خبر : 488
تاریخ انتشار : چهارشنبه 28 اکتبر 2015 - 15:06
796 بازدید

رزین های مناسب برای کاربردهای دما بالا (قسمت دوم)

مطالعات انجام شده در شرکت Du Pont در دهه های 1950 و 1960 نشان داد که پلی ایمیدها را می توان با واکنش میان دی – انیدرید آروماتیک و دی آمین آروماتیک در یک حلال قطبی مانند دی متیل استامید یا N – متیل – 2 – پیرولیدون (NMP) تهیه کرد؛

۱- پلی ایمیدها
مطالعات انجام شده در شرکت Du Pont در دهه های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ نشان داد که پلی ایمیدها را می توان با واکنش میان دی – انیدرید آروماتیک و دی آمین آروماتیک در یک حلال قطبی مانند دی متیل استامید یا N – متیل – ۲ – پیرولیدون (NMP) تهیه کرد. انواع مختلفی از این رزین ها توسعه یافتند و در نهایت فرمولاسیون های صنعتی استاندارد PMR-15 و PMR-II-50 توسط ناسا برای کاربردهای هوا فضایی تایید شدند.
جدول ۱ خواص این رزین را وقتی به صورت خالص پخت شده است، نشان می دهد.



کامپوزیت های PMR / الیاف کربن به دلیل نسبت استحکام به وزن بالاتر نسبت به فلزات، عملکرد بهتری در پوسته های بیرونی (nacelles) و نازل های موتور هواپیما، جعبه دنده هلیکوپتر و پره های موشک در محدوده دمایی C 242 تا C 342 دارند. با وجودی که امروزه همچنان از این رزین ها استفاده می شود ولی این رزین ها حاوی متیلن دی آنیلین (MDA) هستند که ترکیبی خطرناک با احتمال سرطان زایی برای کبد است. علاوه بر این حدود ۸۰ درصد قطعات کاپوزیتی ساخته شده از PMR در اتوکلاو پخت و به روش فشاری قالبگیری می شوند.
محققان مرکز تحقیق و توسعه ناسا چندین فرمولاسیون را در رقابت با PMA توسعه داده اند. یکی از آنها RP-46 است که در سال ۱۹۹۱ به ثبت رسیده و شیمی مشابه PMR دارد ولی جهت کاهش سمیت از دی آمین دیگری ( ۳و۴ – اکسی دی آنیلین) استفاده می کند. دمای انتقال شیشه ای (Tg) آن برابر C 393 است و به ویژه مقاومت بالایی در برابر خوردگی در کامپوزیت ها نشان می دهد. در حال حاضر، Unitech فرمولاسیون هایی از رزین های RP-46 را برای شکل دهی به روش تلقیح رزین (resin infusion) تولید می کند. رقیب دیگری برای PMR، رزین DMBZ-15 که در فرمولاسیون آن MDA با ۲ و ۲- دی متیل بنزیدین (DMBZ) جایگزین شده است و قادر به تحمل دماهای کارکرد بالا تا c335 به شکل کامپوزیت با الیاف کربن است.
جایگزین دیگری که ناسا به تولید انبوه آن علاقه مند است، الیگومرهای ایمید با گروه انتهایی فنیل اتینیل (PETI) هستند. مزیت این رزین جدید، تولید با فریندهای کم هزینه تر مانند قالبگیری انتقال رزین (RTM) است. اخیرا رزین های حاصل از PETI جهت استفاده در نواحی داغ در اجزای موتورهای نظامی مورد بررسی قرار گرفته اند. فرمولاسیون های ابتدایی شامل PETI-5 و PETI-298 راهی به سوی فرمولاسیون های جدیدتر PETI-330 و PETI-365 گشوده اند ( عدد موجود در نام رزین نشان دهنده دمای Tg رزین است). این دو فرمولاسیون جدید در حال توسعه هستند ولی هنوز در حجم زیاد استفاده نشده اند. این رزین ها خواص فرآیندی بسیار قابل توجهی نیز دارند. خصوصیات شیمیایی رزین PETI موجب افزایش پایداری مذاب، به حداقل رسانیدن جذب رطوبت در پس پخت و کمک به کنترل خروج مواد فرار شده می شود. کنترل خروج مواد فرار، مقدار حفره (void content) و بنابراین اثرات منفی آن را بر چقرمگی شکست (fracture toughness) و استحکام نهایی (ultimate strength) یک قطعه تمام شده کاهش می دهد. در هر سیستمی عوامی نظیر روش مورد استفاده در حین لایه گذاری در کیسه خلا، فشار، سرعت افزایش دما، حداکثر دمای پخت، اعمال خلا و زمان های توقف میانی، همگی باید به دقت کنترل و بهینه شوند تا مقدار حباب به حداقل برسد. امروزه مقدار حباب اغلب به عنوان معیاری برای پذیرش یک قطعه است. بر این اساس محققان ناسا تحقیقات پیوسته ای را بر روی شیمی رزین انجام می دهند تا مقدار حباب را به میزان استاندارد هوا فضا ( کمتر از ۲ درصد حجمی ) کاهش دهند. یکی از روش های مورد بررسی ساخت کامپوزیت ها ی PETI-330 / الیاف کربن به RTM دما بالا به کمک خلا (HT-VARTM) است. تاکنون تلاش ها بر شناسایی منابع ایجاد حباب و فرآیندهای حذف حباب حین ساخت ورقه (laminate) تمرکز داشته است. نتایج نشان می دهند که با دست کاری در مرحله اعمال خلا، زمان گاززدایی (degassing)، دمای تلقیح (C 280) و نیز در دما (C 371) و زمان یک سیکل، می توان میزان حباب را تا کمتر از ۳ درصد کاهش داد. یک عنصر شیمیایی مهم در فرمولاسیون های PETI جهت افزایش Tg و کاهش ویسکوزیته مذاب ، مونومر نامتقارن دی انیدرید است.
تولید کننده دو رزین PETI-330 و PETI-365A ( شرکت Industries Ltd. UBE واقع در توکیو در ژاپن) برای فرآیند نمودن این رزین از روش RTM تک مرحله ای استفاده می کنند. رزین PETI-330 حتی پس از ۱۰۰۰ ساعت قرارگیری در معرض هوا در دمای اتاق یا محیط بیرون و در دماهای بالاتر، استحکام خود را حفظ می کند. تولید کننده این رزین ادعا می کند که تمامی رقبای جایگزین PMR-15 ( فاقد MDI) هنوز هم حاوی دی آمین های آروماتیک آزاد هستند که حین فرآیند ساخت، رها می شود وی PETI-330 و PETI-365A هیچ گونه دی آمین آروماتیک آزاد ندارند و بنابراین PETI تنها جایگزین ایمن برای PMR-15 طی زمان طولانی هستند.

بهبود دیگر در پلی ایمیدها از طریق دست کاری گروه های انتهایی زنجیر شیمیایی با استفاده از عوامل پیش ماده رزین مانند ۴- فنیل اتینیل فتالیک انیدرید (PEPA) انجام شده است.

نویسندگان :
چه امتیازی می دهید؟
5 / 0
[ 0 رای ]
ارسال نظر شما
انتشار یافته : ۰ در انتظار بررسی : 5
  • نظرات ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
  • نظراتی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • نظراتی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با خبر باشد منتشر نخواهد شد.


تبليغات تبليغات تبليغات تبليغات