فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی و دوم شماره 5 (پیاپی 163، آذر و دی 1398)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی و دوم شماره 5 (پیاپی 163، آذر و دی 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/10/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • ابوالقاسم محمدپور گرجی، غلامرضا باکری جعفرکلائی* صفحات 373-384
    فرضیه

    هدف این پژوهش، رطوبت زدایی جریان گاز با یکی از جدیدترین روش های جداسازی است. فرایندهای مختلفی برای رطوبت زدایی پیشنهاد شده است که از آن جمله می توان به استفاده از مایع جاذب و فرایند جذب سطحی اشاره کرد که فرایند اول به دلیل هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی کمتر، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.

    روش ها

    دو عدد ماژول تماس دهنده غشایی الیاف توخالی برای رطوبت زنی و رطوبت زدایی جریان گاز با استفاده از غشاهای الیاف توخالی پلی اتر ایمید ساخته شد. ابتدا گاز خشک ورودی، در ماژول تماس دهنده اول مرطوب شده و سپس فرایند رطوبت زدایی در ماژول دوم انجام شد. در فرایند رطوبت زدایی، جاذب مونواتیلن گلیکول، خارج از الیاف و گاز مرطوب داخل الیاف جریان داشتند و اثر عوامل مختلف عملیاتی مانند سرعت جریان و فشار گاز مرطوب ورودی بر عملکرد سامانه رطوبت زدا بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد، با افزایش سرعت جریان گاز مرطوب از SLPM (standard liter per minute) برابر 1 به 3، شار جذب بخار آب %133 افزایش یافت که بیانگر غلبه اثر کاهش مقاومت انتقال جرم فاز گاز در فرایند رطوبت زدایی بر کاهش مقدار رطوبت گاز ورودی به سامانه رطوبت زداست. همچنین، با افزایش فشار گاز مرطوب از 1bar به 5bar، شار جذب بخار آب %55 کاهش یافت که نشان داد، کاهش مقدار رطوبت گاز ورودی به سامانه رطوبت زدا به دلیل افزایش فشار گاز بر فرایند جذب بخار آب اثر گذاشته است. بنابراین شرایط عملیاتی در فرایند رطوبت زدا باید براساس پارامترهای موثر انتخاب شود.

    کلیدواژگان: تماس دهنده غشایی الیاف توخالی، غشای نانوساختار پلی اتر ایمید، ماژول تماس دهنده، رطوبت زدایی، مونواتیلن گلیکول
  • صدف سلیمیان، مجید منتظر*، ابوسعید رشیدی، ندا سلیمانی صفحات 385-396
    فرضیه

    امروزه کاربرد روش های نوین برای تهیه انرژی پاک و تجدیدپذیر مانند انرژی گرمایی بیشتر احساس می شود. استفاده از مواد تغییر فاز (PCMs) از مهم ترین روش های ذخیره سازی انرژی گرمایی است که به عنوان مواد پاک و تجدیدپذیر در الیاف تنظیم کننده گرمایی برای منسوجات هوشمند به کار گرفته می شوند. پلی اتیلن گلیکول (PEG) ماده تغییر فازجامد-مایع با ویژگی های مناسب است که به کپسولی کردن نیاز دارد. الکتروریسی تک فازی ترکیبی شامل پلیمر ماتریس و PCM روشی برای کپسولی کردن است. از طرفی، افزودن اکسید فلزی می تواند به افزایش رسانندگی گرمایی مواد تغییر فاز منجر شود. این پژوهش با هدف تولید نانوالیاف تنظیم کننده گرمایی از پلیمرهای پلی(وینیل الکل) (PVA) و PEG و نانوذرات تیتانیم دی اکسید (TiO2) انجام شده است.

    روش ها

    در این پژوهش، نانوذرات TiO2 به محلول ترکیبی بهینه شامل PVA و PEG افزوده و محلول حاصل با روش تک فازی الکتروریسی شد و سپس عملکرد تنظیم کنندگی گرمایی آن بررسی شد. برای دستیابی به این هدف، آزمون های DSC ،DTG  FTIR و XRD به کار گرفته شد و از نانوالیاف تصاویر FE-SEM،EDS و نگاشت عنصری تهیه شد.

    یافته ها

    براساس نتایج آزمون DSC آنتالپی های ذوب و تبلور نانوالیاف تولیدشده بیشتر از پودر خالص PEG به دست آمد. همچنین طبق تصاویر FE-SEM ،EDS و نگاشت عنصری وجود نانوذرات TiO2 در نانوالیاف تایید شد. براساس آزمون DTG وجود نانوذرات TiO2 و PVA موجب افزایش دمای تخریب PEG در نانوالیاف در مقایسه با پودر PEG شد. طیف FTIR وجود پلیمرها و نانوذرات TiO2 را نشان داد. الگوی XRD نشانگر ساختار بلوری نانوالیاف بود. بنابر نتایج، نانوالیاف تهیه شده می توانند به عنوان ماده تنظیم کننده گرمایی شکل پایدار در کاربردهای مختلف استفاده شوند.

    کلیدواژگان: مواد تغییر فاز، نانوالیاف، پلی(وینیل الکل)، پلی اتیلن گلیکول، نانوذرات تیتانیم دی اکسید
  • محمد علیمردانی، مهدی رزاقی کاشانی* صفحات 397-409
    فرضیه

     رشد ترک خستگی در کامپوزیت های لاستیکی به دلیل اثرپذیری آن از اتلاف گرانروکشسان به پدیده های فیزیکی حاضر در فصل مشترک پلیمر-پرکننده وابستگی زیادی دارد. نوع اتصال پلیمر-پرکننده در فصل مشترک و شدت کم تحرکی زنجیر های پلیمری در نتیجه برهم کنش با پرکننده از مهم ترین این عوامل هستند. شدت کم تحرکی پلیمر در آمیزه لاستیکی با درصدهای زیاد پرکننده به طور عمده تحت تاثیر برهم کنش پرکننده-پرکننده است. تنظیم انرژی سطحی پرکننده می تواند روش موثری برای کنترل برهم کنش پرکننده-پرکننده باشد و از آن می توان در تفکیک و ارزیابی مستقل سهم هر یک از پدیده های فصل مشترک بهره برد.

    روش ها

    از سیلیکای Ultrasil VN3 و استیرن-بوتادی ان-لاستیک محلولی (SSBR) به عنوان مواد پایه کامپوزیت استفاده شد. با دو عامل سیلانی کوتاه و بلندزنجیر آلیفاتیک در درصدهای معینی از پیوندزنی، سطح Ultrasil اصلاح شد تا بتواند انرژی سطحی مدنظر برای کنترل برهم کنش پرکننده-پرکننده را ارائه کند. با کنترل انرژی سطحی و برهم کنش پرکننده-پرکننده در نمونه ها و مقایسه نظام مند آن ها، اثر اتصال کووالانسی و معمولی در فصل مشترک، شدت برهم کش پرکننده-پرکننده و در نهایت اثر طول زنجیر سیلان بر رفتار رشد ترک خستگی ارزیابی شد.

    یافته ها

    آزمایش رشد ترک خستگی نشان داد، شدت کم تحرکی و برهم کنش پرکننده-پرکننده کامپوزیت بیشترین  اثر را بر اتلاف گرانروکشسان و سرعت رشد ترک دارد. پیوند کووالانسی در فصل مشترک می تواند ترک را از رشد در جهت اصلی منحرف کند و بنابراین ممکن است به عنوان سدی فیزیکی برای بهبود مقاومت در برابر رشد عمل کند. در آمیزه های بسیار پرشده که اثر برهم کنش پرکننده-پرکننده غالب بود اثر زنجیر سیلان در فصل مشترک محدود بود.

    کلیدواژگان: رشد ترک خستگی، اتصال در فصل مشترک، برهم کنش پرکننده-پرکننده، لاستیک، سیلیکا
  • سحر اسحاقی، محمدحسین عباسپور فرد*، محمد طبسی زاده، فرشته حسینی صفحات 411-426
    فرضیه

    محدودیت اصلی زیست پلیمرها در مقایسه با پلیمرهای پایه نفتی، خواص مکانیکی و فیزیکی ضعیف آنهاست. در سال های اخیر تلاش هایی انجام شده تا با جادادن مناسب نانوذرات در پلیمر این مشکل برطرف شود و با بهبود نسبی خواص فیزیکی و مکانیکی این فیلم ها، محدودیت استفاده از آن ها در صنعت بسته بندی تا حد زیادی از بین برود. هدف پژوهش حاضر، جادادن نانوذرات روی اکسید در فیلم های نانوکامپوزیتی بر پایه زیست پلیمر ژلاتین به منظور بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی و گرمایی آن ها بود.

    روش ها

    فیلم های نانوکامپوزیتی بر پایه ژلاتین با افزودن مقادیر مختلف نانوذرات روی اکسید (0، 0.5، 1.5 و %3) با روش شناخته شده قالب گیری تهیه شدند. با انجام آزمون های مختلف خواص مختلف فیلم های نانوکامپوزیتی تهیه شده شامل ضخامت، چگالی، تراوایی بخار آب، خواص مکانیکی، درجه شفافیت، ویژگی های رنگی و در نهایت مقدار زیست تخریب پذیری بررسی شد

    یافته ها

    نتایج نشان داد، با افزایش غلظت نانوذرات روی اکسید استحکام کششی زیست فیلم افزایش و ازیاد طول تا پارگی کاهش یافت. نتایج آزمون های فیزیکی نشان داد، با افزایش غلظت نانوذرات تراوایی به بخار آب از 0.76 به 0.48 کاهش یافت. جاددادن نانوذرات روی اکسید بر شفافیت زیست فیلم موثر بوده و شفافیت با افزایش غلظت نانوذرات کاهش یافت. افزودن نانو ذرات به فیلم های برپایه ژلاتین موجب افزایش خواص گرمایی شامل دماهای انتقال شیشه ای (Tg) و ذوب (Tm) شد. همچنین پایداری گرمایی زیست فیلم ها از 533.38 (در %0.5 نانوذرات) به 559.53 درجه سلسیوس (در %1.5 نانوذرات) افزایش یافت. افزون بر این، نتایج بررسی زیست تخریب پذیری در خاک و نور نشان داد، با افزایش غلظت نانوذرات، زیست تخریب پذیری فیلم ها کاهش یافت. این نتیجه به دلیل افزودن نانوذرات است که موجب استحکام پیوند قوی تر میان اجزای ترکیب و تاخیر در زیست تخریب پذیری می شود.

    کلیدواژگان: فیلم، نانوکامپوزیت، پایداری فیزیکی، TGA، روی اکسید
  • محمود قاسمی فرد، گلنوش عبدعلی، احمدرضا بهرامیان* صفحات 427-438
    فرضیه

     ایروژل ها مواد نانوساختار جدیدی هستند که در دهه های اخیر توجه زیادی را جلب کرده اند. از این میان، ایروژل های پلیمری به دلیل سبک وزنی و مقرون به صرفه بودن کاربردهای ویژه ای پیدا کرده اند. در این مطالعه، از ایروژل های کربنی برای جداسازی گازهای حاصل از سوخت های فسیلی استفاده شده است. چالش این پژوهش، تلاش برای افزایش بهره وری جداسازی گاز، متناسب با مساحت سطح و ساختار جداساز است.

    روش ها

    ایروژل کربنی نانوکامپوزیتی از پیش ماده پلیمری با مساحت سطح ویژه زیاد و شکل شناسی نانوساختار طی فرایند کربنی کردن در دماهای 600 و 1200 درجه سلسیوس ساخته شد. رزین نووالاک به دلیل قیمت کم و حل پذیری در الکل ها به عنوان ماتریس پلیمری در پلیمرشدن سل-ژل و گرافیت انبساط یافته به دلیل خواص منحصر به فرد و پراکنش نسبتا خوب برای ترکیب با نووالاک به عنوان تقویت کننده انتخاب شد. در این مطالعه، ابتدا با بررسی توزیع کلوئیدهای ایروژل کربنی با ترکیب درصدهای مختلف جامد نووالاک در سل اولیه، نمونه ای با توزیع کلوئیدهای ریز انتخاب شد. همچنین با بررسی اندازه حفره ها، ایروژل با ترکیب درصد انتخابی و البته به همراه چهار ترکیب درصد از گرافیت انبساط یافته (از دید مساحت سطح ویژه) ساخته شد. سپس، نمونه ها در دو دمای مختلف گرماکافت شدند. در ادامه، اثر نانوذرات گرافیت انبساط یافته و درجه بلورینگی ایروژل کربنی نانو کامپوزیتی بر کارایی جداسازی گازهای حاصل از سوخت های فسیلی بررسی شد. برای ارزیابی بلورینگی های مختلف ایروژل، ایروژل های کربنی در دو دمای 600 و 1200 درجه سلسیوس با درجه های بلورینگی مختلف تهیه شدند.

    یافته ها

    نتایج این مطالعه نشان داد، نمونه ایروژل کربنی با %0.75 وزنی گرافیت انبساط یافته و گرماکافت شده در دمای 1200درجه سلسیوس، %40 کارایی جذب گاز کربن دی اکسید بیشتری نسبت به نمونه خالص دارد.

    کلیدواژگان: ایروژل کربنی، گرافیت انبساط یافته، جداسازی، گاز سوختی، جذب کربن دی اکسید
  • مجتبی کاظمی، مهرزاد مرتضایی*، ایرج امیری امرایی صفحات 439-448
    فرضیه

    امروزه رزین های گرماسخت از پرکاربردترین رزین های مصرفی در صنایع مختلف از جمله صنایع هوافضا و خودرو هستند. از این میان، رزین های اپوکسی اهمیت ویژه ای دارند. تقویت خواص مکانیکی این رزین به منظور استفاده در کاربردهای ویژه همواره یکی از نیازهای صنعت بوده است. در پژوهش حاضر تلاش شده است تا با استفاده از رزین بنزوکسازین بر پایه آنیلین و بیس فنول A و (Ba-a) و نانوذرات سیلیکا (Si)، مدول کششی رزین اپوکسی بهبود داده شود.

    روش ها

    بدین منظور با توجه به نبود دسترسی به این رزین و برای دستیابی به توان علمی تولید کامپوزیت های اپوکسی-بنزوکسازین، رزین بنزوکسازین به روش حلالی سنتز و حلال زدایی شد. در ادامه، برای اطمینان از ماهیت ساختاری رزین سنتزشده و بررسی خواص گرمایی آن، از آزمون های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، رزونانس مغناطیسی هسته پروتون هیدروژن (1HNMR) و گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) بهره گرفته شد. پس از اطمینان از تولید رزین بنزوکسازین و آشنایی با ویژگی های فرایندی آن آمیزه سازی رزین اپوکسی انجام شد.

    یافته ها

    نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد، کامپوزیت اپوکسی-بنزوکسازین (%80:20 وزنی همراه با عامل پخت و شتاب دهنده) (EB-82) می تواند مدول کششی را نسبت به اپوکسی خالص (GPa 3.33) حدود %17 افزایش دهد. با افزایش مقدار رزین بنزوکسازین به %30، خواص مکانیکی تغییری نکرد. بنابراین، از EB-82 برای ساخت سایر کامپوزیت ها استفاده شد. در نانوکامپوزیت های با 2 و %4 وزنی نانوسیلیکا مدول کششی به ترتیب نزدیک به 26 و %51 (4.1 و GPa 1.5) افزایش یافت. این نتایج جالب توجه به برهم کنش خوب میان اجزا و توزیع خوب پرکننده نسبت داده شد.

    کلیدواژگان: بنزوکسازین، اپوکسی، مدول زیاد، نانوسیلیکا، آمیزه
|
  • Abolghasem Mohamadpour Gorgi, Gholamreza Bakeri Jafarkolaei * Pages 373-384
    Hypothesis

     Dehumidification of a gas stream was carried out by one of the newest separation techniques. Different processes have been proposed for gas humidification such as absorption process using an absorbent and adsorption process with higher capital and operating costs than the former. The former process is more common.

    Methods

    For humidification/dehumidification process two hollow fiber membrane contactor modules were made using polyetherimide hollow fiber membranes. At first, the dry inlet gas was humidified in the first contactor module and then, the dehumidification process was performed by the second module. In dehumidification process, monoethylene glycol (as the absorbent) was allowed to flow through the shell side of the contactor while the wet gas flowed through the fibers. The different operating parameters such as the pressure and flow rate of the wet gas were studied in relation to the performance of dehumidification system.

    Findings

    The results showed that by increasing the wet gas flow rate from 1 SLPM (standard liter per minute) to 3 SLPM, the water vapor absorption flux increased by 133%, indicating that the effect of decrease in gas phase mass transfer resistance in dehumidification process overcomes the effect of reduction in humidity content of the inlet gas to the dehumidification system. Furthermore, by increasing the gas pressure from 1 bar to 5 bar, the water vapor absorption flux decreased by 55% which showed that drop in humidity content of the inlet gas to dehumidification system (due to the pressure enhancement) affects the water vapor absorption process. Therefore, the operating conditions of the dehumidification process should be selected based on the effective parameters.

    Keywords: Hollow fiber membrane contactor, nano-structured polyetherimide membrane, contactor module, dehumidification, monoethylene glycol
  • Sadaf Salimian, Majid Montazer *, Abu Saeed Rashidi, Neda Soleimani Pages 385-396
    Hypothesis

     Today, the use of modern methods for producing clean and renewable energy such as thermal energy is more requested. One of the most important methods for storing thermal energy is phase change materials (PCMs), which are used as clean and renewable materials in thermal regulating fibres for smart textiles. Polyethylene glycol (PEG), a solid-liquid phase change material, with proper properties, needs to be encapsulated. A single-phase combination electrospinning composed of matrix polymer and PCM is a method of encapsulation. On the other hand, adding metal oxide can increase the thermal conductivity of the phase change materials. This research was conducted with the aim of producing thermal regulating nanofibers from poly(vinyl alcohol) (PVA) and PEG polymers with titanium dioxide nanoparticles (TiO2).

    Methods

    TiO2 nanoparticles were added to an optimal combination solution containing PVA and PEG and the resultant solution was electrospun by a single-phase method and its thermal regulating performance was investigated. For this purpose, DSC, DTG, and also FT-IR and XRD tests were used and FE-SEM, EDS and mapping images were obtained from the nanofibers.

    Findings

    Based on the results of DSC test, the enthalpy of melting and crystallization of the produced nanofibers were higher than those of pure PEG powder. Also, according to FE-SEM, EDS and mapping images, the presence of TiO2 nanoparticles in the mentioned nanofibres was confirmed. Based on the DTG test, the presence of TiO2 nanoparticles and PVA increased the degradation temperature of PEG in nanofibers compared to PEG powder. The FTIR spectrum showed the presence of polymers and TiO2 nanoparticles. The XRD pattern showed a crystalline structure for nanofibres. According to the results, the prepared nanofibres can be used as a form-stable thermo-regulating material in various applications.

    Keywords: phase change materials, nanofibres, poly(vinyl alcohol), polyethylene glycol, titanium dioxide nanoparticles
  • Mohammad Alimardani, Mehdi Razzaghi Kashani * Pages 397-409
    Hypothesis

     Fatigue crack growth (FCG) of rubber composites as controlled by the viscoelastic losses, is strongly dependent on the polymer-filler interfacial phenomena. The type of filler-polymer bonding at the interface and the extent of mobility restriction of rubber chains resulting from the interaction by the filler are of the critical ones. In highly filled rubber compound, the amount of mobility restriction is almost dictated by the filler-filler interaction. Regulating the surface energy of the filler can be an effective method to control the filler-filler interaction, to distinguish the two interfacial phenomena, and to pave the way of studying their significance.

    Methods

    Ultrasil VN3 and solution styrene-butadiene rubber (SSBR) were of the base composite materials. Using two silanes with a short and a long aliphatic chain length, the surface of Ultrasil was modified in our lab to a certain level of grafting density which could bring the required surface energy and the filler-filler interaction. By controlling the surface energy of silica treated in the lab, and by making a systematic comparison of the resulting composites, it was possible to study the role of covalent bonding at the interface, the role of filler-filler interaction and severity of mobility restriction and finally the role of silane chain length.

    Findings

    Fatigue crack growth experiment revealed that the severity of mobility restriction and the filler-filler interaction of the composite have the highest impact on the amount of viscoelastic dissipation and the rate of crack growth.  The covalent bonding at the interface can deviate the crack from growing in the original direction and thus it may act as a physical barrier to improve crack growth resistance. For highly filled compounds where the properties are almost dictated by the filler-filler interaction, the role played by the chain length of silane is minor.

    Keywords: fatigue crack growth, interface bonding, filler-filler interaction, rubber, silica
  • Sahar Eshagh, Mohammad Hossein Abbaspour Fard *, Mohammad Tabasizadeh, Fereshteh Hosseini Pages 411-426
    Hypothesis

     The basic limitation of biopolymers compared to the petroleum-based polymers is their weak physical and mechanical properties. In recent years, efforts have been made to properly incorporate nanoparticles into the polymer to reduce the limitation of their use in the packaging industry by partially improving the physical and mechanical properties of these films. This study aimed to incorporate zinc oxide nanoparticles into gelatin-biopolymer-based nanocomposite films, in order to improve their physical, mechanical and thermal properties.

    Methods

    Gelatin-based nanocomposite films were prepared by adding different amounts of zinc oxide nanoparticles (0, 0.5, 1.5 and 3%) using the so-called casting method. By performing several tests, different properties of the manufactured nanocomposite films including thickness, density, water vapor permeability, mechanical properties, degree of transparency, color properties and finally, their biodegradability were investigated.

    Findings

    the results showed that increasing the concentration of zinc oxide nanoparticles increased the tensile strength and decreased the elongation-at-break of this biofilm. The results of physical tests showed that increase in nanoparticles concentration reduced the permeability to water vapor from 0.76 to 0.48. Incorporating zinc oxide nanoparticles affected the transparency of the biofilms i.e. their transparency reduced by increasing nanoparticles concentration. By adding nanoparticles to gelatin-based films, thermal properties including glass transition temperature and melting temperature increased. Also, the thermal stability of the biofilms increased from 533.38°C (0.5% nanoparticles) to 559.53°C (1.5% nanoparticles). The results of biodegradability in soil and light showed that with increasing the concentration of nanoparticles, the biodegradability was reduced. This is mainly due to the addition of nanoparticles, which results in a greater bond strength between the components, and consequently the delay in biodegradation.

    Keywords: Film, nanocomposites, physical stability, TGA, zinc oxide
  • Mahmoud Qasemifard, Golnoosh Abdeali, Ahmad Reza Bahramian * Pages 427-438
    Hypothesis

     Aerogels are new nanostructured materials that have attracted much attention in recent decades. In the meantime, polymeric aerogels have found special applications due to their lightness and cost-effectiveness. In this study, the carbon aerogels were used to filter the gases from fossil fuels. The challenge of this research is to try to increase the efficiency of gas separation, which is proportional to the surface area and structure of the separator.

    Methods

    Carbon nanocomposite aerogel was made using pre-polymeric material with a high specific surface area and with nanostructure morphology during carbonization process at temperatures 600 and 1200°C. Novolac resin was selected for its low cost and solubility in alcohols as a polymer matrix in sol-gel polymerization. Expanded graphite due to its unique properties and relatively good distribution and for reaction with novolac was used as reinforcement. In this study, a sample with a distribution of fine colloids was selected by examining the distribution of carbon aerogel colloids by combining different percentages of novallac solid in primary sol. Again, by examining the size of the cavities, the production of the aerogel was made by combining the selected precursor composition with four percentages of expanded graphite. Then, the samples were pyrolized at two different temperatures. In the following, the effect of expanded graphite nanoparticles and degree of crystallinity of carbon nanocomposite aerogel on the filtration efficiency of gases from fossil fuels was investigated. To evaluate the effect of different crystallinity of aerogel, carbon aerogels were prepared at temperatures of 600 and 1200°C with different degree of crystallinity.

    Findings

    The results of this study showed that samples of carbon aerogel with 0.75% wt expanded graphite and pyrolized at 1200°C showed 40% higher carbon dioxide absorption efficiency than pure samples.

    Keywords: carbon aerogel, expanded graphite, filtration, fuel gas, carbon dioxide adsorption
  • Mojtaba Kazemi, Mehrzad Mortazaei *, Iraj Amiri Amraie Pages 439-448
    Hypothesis

     Today, thermoset resins are one of the most widely used resins in various industries including aerospace and automotive industries. In this respect, epoxy resins are of particular importance. Strengthening the mechanical properties of this resin for use in special applications has always been a requirement of the industry. Thereby, an attempt was made to improve the tensile modulus of epoxy resin using benzoxazine resin based on aniline and bisphenol A (BA-a) and silica nanoparticles (Si).

    Method

    Due to the lack of availability of epoxy resin and to achieve the scientific ability of producing epoxy-benzoxazine composites, benzoxazine resin was synthesized by solvent method and then the solvent was removed. Subsequently, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), proton nuclear magnetic resonance (1HNMR) and differential scanning calorimetry (DSC) tests were used to verify the structural nature of the synthesized resin and evaluate its thermal properties. After making sure that the benzoxazine resin was produced and familiarized with its process properties, epoxy resin blending was performed.

    Finding

    The results of this work showed that the tensile modulus of epoxy-benzoxazine-based composite (80:20 wt/wt%) (EB-82) (3.9 GPa) is 17% higher than a neat epoxy resin (3.33 GPa). By increasing the amount of benzoxazine resin to 30%, the mechanical properties did not change. Therefore, EB-82 was used to make other composites. In nanocomposites with 2 and 4 wt% nanosilica, the tensile modulus increased to about 26 and 51% (4.1 and 1.5 GPa, respectively). These interesting results were attributed to the good interaction between the components and the good filler dispersion.

    Keywords: benzoxazine, epoxy, high modulus, nanosilica, blend