اثر اصلاح سطح الیاف شیشه بر خواص مکانیکی کامپوزیت زمینه اپوکسی

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• شیرین پورحسین ¹
• سمانه صاحبیان ²
• احد ضابط ¹

¹ دانشگاه فردوسی مشهد

² دانشگاه فردوی مشهد

10.22067/ma.v31i1.63331

چکیده

یکی از مباحث کلّیدی در فراوری مواد کامپوزیتی پلیمری توزیع‌پذیری مطلوب فاز ثانویه و ایجاد فصل مشترکی چسبنده است. در این پژوهش روش‌های متفاوت اصلاح سطح الیاف شیشه بر خواص مکانیکی کامپوزیت زمینه اپوکسی مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق از اپوکسی  EP 2040/2047 و الیاف شیشه از نوع E و آمینو سیلان به‌منظور عامل­دار نمودن سطح الیاف شیشه استفاده شد. فرآیند اسید شویی )10%HCl) الیاف قبل از اعمال سیلان به‌منظور آماده‌سازی سطح الیاف انجام شد. ارزیابی سطح الیاف اصلاح‌شده با کمک آزمون طیف‌سنجی مادون‌قرمز (FTIR) مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌های کامپوزیتی با روش نفوذ رزین به کمک خلأ (VIP) ساخته شده و مورد آزمون استحکام برشی نمونه کوتاه قرار گرفتند. نتایج آزمون نشان‌دهنده بهبود 18 درصدی استحکام چسبندگی فصل مشترک در حضور سیلان و عدم افزایش قابل‌ملاحظه استحکام چسبندگی با فرآیند اسید شویی است که با توجّه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) فرآیند اسیدشویی منجر به آسیب‌دیدگی سطحی الیاف شده است.

کلیدواژه‌ها

• کامپوزیت
• اپوکسی
• الیاف شیشه
• سیلان
• ILSS

---

عنوان مقاله [English]

Effect of Surface Treatment of Glass Fiber on Mechanical Properties of Epoxy Composite

نویسندگان [English]

• shirin poorhossein ¹
• samaneh sahebian ²
• ahad zabet ¹

¹ ferdowsi university of mashhad

² ferdowsi university of mashhad

چکیده [English]

The key issue in the processing composite material is to create an appropriate distribution of the secondary phase and make an adhesive interface. In this research, the effect of surface treatment of glass fibers on the mechanical behavior of composites with epoxy matrix has been investigated. EP 2040/2047 epoxy as the matrix and E-glass as the secondary phase has been employed. Similarly, an amino silane as a coupling agent has been used. To change the composition of the glass and regenerate to the hydroxyl groups, activation pretreatment of glass fibers was performed using a 10% (v/v) hydrochloric acid. Surface modification evaluated by using Fourier Transform Infrared spectroscopy. Composite samples were constructed by Vacuum Infusion Process method and short beam shear test has been conducted to determine the performance of the acid treatment and the silane treatment in terms of the interlaminar shear strength. The silane coating glass fibers increased 18% the shear strength of the composite. However, the silane coating on the acid activated glass fibers did not improve the shear strength of the composite.

کلیدواژه‌ها [English]

• Composite
• Epoxy
• glass fiber
• Silane
• ILSS

مراجع

1. Leonard, L., Wong, K., Low, K., Yousif, B., "Fracture behaviour of glass fibre-reinforced polyester composite". P. I. Mech. Eng. L-J. Mat., Vol. 223, No.2, pp.83-89, (2009).

2. Faizal, M.A., Beng, Y.K., Dalimin, M. N., "Tensile property of hand lay-up plain-weave woven e-glass/polyester composite: Curing pressure and Ply arrangement effect". Born. Sci., Vol. 19, pp. 27-34, (2006).

3. Wang, X. Song, L. Pornwannchai, W. Hu, Y. and Kandola, B., "The Effect of Graphene Presence in Flame Retarded Epoxy Resin Matrix on the Mechanical and Flammability Properties of Glass Fiber-Reinforced Composites", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing., Vol. 53, pp.88-96, (2013).

4. Park, J.M., Wang, Z.J., Jang, J.H., Gnidakoung, J .R. N., Lee, W.I., Park, J.K., Lawrence DeVries, K., "Interfacial and hydrophobic evaluation of glass fiber/CNT–epoxy nanocomposites using electro-micromechanical technique and wettability test". Composites Part A., Vol. 40, No.11, pp. 1722-1731, (2009).

5. Zeyu Liu, Letao Zhang, Erlei Yu., "Modification of Glass Fiber Surface and Glass Fiber Reinforced Polymer Composites Challenges and Opportunities: From Organic Chemistry Perspectiv", Current Organic Chemistry., Vol.19, pp. 991-1010, (2015).

6. F.M. Zhao, N. Takeda., "Effect of interfacial adhesion and statistical fiber strength on tensile strength of unidirectional glass fiber/epoxy composites", Composites: Part A., Vol. 31, pp. 1203–1214, (2000).

7. Edwin P. Plueddemann., "Silne Coup-ling Agents", Plenum Press, New York in (1982).

8. Soo-Jin Park and Joong-Seong Jin., "Effect of Silane Coupling Agent on Interphase and Performance of Glass Fibers/Unsaturated Polyester Composites", Journal of Colloid and Interface Science., Vol.242, pp.174–179, (2001).

9. Olmos D, Lopez-Moron R, Gonza ́lez-Benito J., "The nature of the glass fibre surface and its effect in the water absorption of glass fibre/epoxy composites. The use of fluorescence to obtain information at the interface", Compos Sci Technol., Vol. 66, No.15, pp. 2758-2768, (2006).

10. Gonza ́lez-Benito J, Baselga J, Aznar AJ., "Microstructural and wettability study of surface pretreated glass fibres", J Mater Process Technol., Vol. 93, pp 129-134, (1999).

11. Min Tae Kim. "Deposition behavior of hexamethydisiloxane films based on the FTIR analysis of Si–O–Si and Si–CH3 bonds". Thin Solid Films., Vol. 311, pp. 157–163, (1997).

12. Kim. J.K, Mai. Y.W., "Engineered interfaces in fiber reinforced composites". Elsevier, UK, (1998).

13. Jones. R.L., Betz. D., "The kinetics of corrosion of E-glass fibres in hydrochloric acid", J. Mater Sci., Vol. 39, No. 18, pp 5633-5637, (2004).

14. Sterman, S. and H. Bradley., "A new interpretation of the glass‐coupling agent surface through use of electron microscopy". Polymer Engineering & Science., Vol. 1, No.4, pp. 224-233, (1961).