دانشگاه رازی

رزین‌های پلی‌استر غیراشباع به دلیل قیمت مناسب از جمله پرمصرف‌ترین رزین‌های پلیمری به شمار می‌روند. بااین‌حال، شکنندگی و مقاومت پایین در برابر انتشار ترک، استفاده از آن‌ها را در برخی کاربردها محدود کرده است. در مطالعه‌های گذشته، افزودن ذرات مختلف موجب بهبود خواص این رزین‌ها شده است. در این پژوهش، از سه نوع چارچوب آلی-فلزی شاملAl-MIL-53-NH? (M53)،Ti-MIL-125-NH? (M125)   و MIL-88B-NH? (M88B)   به‌عنوان افزودنی هدفمند استفاده شد. این ذرات به دلیل ساختار دوگانه آلی و فلزی انتخاب شده‌اند؛ بخش فلزی با تنظیم تبادلات الکترونی و جذب/آزادسازی کنترل‌شده رادیکال‌های آزاد، سهم واکنش‌های کوپلیمریزاسیون را نسبت به هموپلیمریزاسیون افزایش داده و موجب بهبود نظم شبکه می‌شود. گروه‌های آمینی نیز با ایجاد پیوندهای کووالانسی با رزین) تاییدشده توسط (FT-IR، علاوه بر افزایش اتصال بین فازی، از ته‌نشینی ذرات جلوگیری می‌کنند. ذرات ساخته شده با آزمون‌های XRD، FT-IR و FESEM شناسایی شدند. ذرات در درصدهای مختلف به رزین افزوده و خواص دینامیکی-مکانیکی با آزمون DMA   بررسی شد. نتایج نشان داد مدول ذخیره در نمونه‌های M53،   M125 و M88B به ترتیب ??%، ??% و ?? % نسبت به رزین خالص افزایش‌یافته است. به‌منظور تحلیل دقیق‌تر ساختار شبکه، دانسیته شبکه‌ای بر اساس تئوری الاستیسیته محاسبه شد که در نمونه‌های حاوی M53 و M125 افزایش معنادار و در M88B کاهش جزئی داشت. این تفاوت عملکردی به نوع فلز مرکزی، ساختار فضایی، اثر تنفسی و توانایی در ایجاد برهم‌کنش‌های شیمیایی بین با رزین نسبت داده می‌شود. نوآوری این پژوهش در بررسی هم‌زمان خواص دینامیکی–مکانیکی و سینتیک پخت با رویکردی تحلیلی است؛ برخلاف تحقیقات گذشته که صرفاً به گزارش خواص فیزیکی-مکانیکی و توصیف تغییرات بر مبنای بهبود پراکندگی و چسبندگی ذرات و رزین پرداخته‌اند، در این کار رابطه میان ساختار شبکه و خواص نهایی رزین بررسی شده است. برای تحلیل سینتیک پخت، آزمون DSC در چهار نرخ حرارت‌دهی بروی نمونه‌ها انجام شد. با استفاده از نتایج آزمون DSC، تحلیل سینتیکی با مدل‌های ویازوفکین و ویازوفکین–اسبیرازولی انجام و پارامترهای سینتیکی شامل تغییرات انرژی فعال‌سازی و پارامترهای فاکتور نفوذ محاسبه شد. نتایج نشان داد افزودن ذرات منجر به تغییرات معنادار در روند انرژی فعال‌سازی و پارامترهای فاکتور نفوذ شده است که موید تغییر رفتار سینتیکی، افزایش یا کاهش چگالی شبکه و تغییر در میزان غلبه پدیده نفوذ است. این یافته‌ها با نتایج دینامیکی–مکانیکی هم‌راستا هستند. شایان‌ذکر است تمرکز این پژوهش صرفاً بر بهبود خواص نبوده، بلکه هدف اصلی آن، تحلیل رابطه میان ساختار-خواص رزین‌های پلی‌استر غیراشباع حاوی چارچوب‌های آلی-فلزی است. واژگان کلیدی: رزین پلی‌استر غیراشباع، چارچوب‌های آلی-فلزی، خواص دینامیکی-مکانیکی، سینتیک پخت، واکنش‌های رادیکالی هدفمند، ساختار شبکه.