از آنجا که خواص رزینهای گرماسخت وابسته به شرایط پخت، دما و زمان است، تعیین مشخصه های سینتیکی آنها برای رسیدن به شرایط پخت بهینه لازم است. در این پژوهش، سینتیک پخت رزین اپوکسی 5052 به همراه سخت کننده آمینی به کمک دستگاه گرماسنج پویشی تفاضلی در شرایط ناهمدما در سرعتهای گرمادهی مختلف بررسی شده است. در ابتدا، پارامترهای سینتیکی از جمله انرژی فعال سازی (برابر 43.23kJ/mol) از روش هم تبدیلی ارایه شده توسط مالک برای تحلیل داده های بدست آمده از آزمایش معین شد. سپس با استفاده از این پارامترها و با انتخاب مدل سیستاک - برگرن مشخص شد که داده های حاصل از آزمایشهای DSC توافق خوبی با داده های محاسبه شده به روش مدل دارد. بدین ترتیب، با در نظر گرفتن این مدل می توان تفسیر مناسبی از رفتار پخت رزین در شرایط زمانی و دمایی مختلف ارایه داد.

در مقایسه با گرمانرم ها، فرآیندهای گرماسخت ها و کامپوزیت های ماتریس گرماسخت به خاطر واکنش پذیری آن ها پیچیده تر بوده و کنترل پذیری کمتری دارند. مکانیزم و سینتیک پخت، مورفولوژی شبکه را تعیین می کند که در آن خواص مکانیکی و فیزیکی محصول پخت شده قابل ارزیابی است. بنابراین، فهم سینتیک پخت گرماسخت ها برای توسعه فرآیند، کنترل کیفیت و کسب محصولات با خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب ضروری می باشد. از این رو، در این پژوهش، به بررسی سینتیک پخت سامانه رزین اپوکسی  EPON/828عامل پخت دی سیان دی آمید/ شتاب دهنده دیوران برای تولید پیش آغشته اپوکسی/ الیاف شیشه مورد استفاده در پره توربین بادی پرداخته شده است. برای این منظور، پخت سامانه اپوکسی با آزمون گرماسنج روبشی تفاضلی (DSC) هم دما انجام و تاثیر افزایش دما و درصد وزنی نانوذرات سیلیکا بررسی شده است. برای بررسی اثر دما، آزمون DSC هم دما در پنج دمای مختلف بدون حضور نانوذره انجام شده و برای بررسی تاثیر نانوذره این آزمون در حضور مقادیر 0، 4 و 6 درصد وزنی نانوسیلیکا انجام شده است. نمودارهای به دست آمده توسط برازش منحنی نرم افزار متلب به خوبی با مدل خودکاتالیزوری کمال برازش شده و پارامترهای مدل برای هر نمونه مورد آزمون به دست آمده است. نتایج نشان داد افزایش دمای آزمون هم دما، موجب افزایش نرخ واکنش و نیز کامل تر شدن فرآیند پخت می شود. افزودن نانوسیلیکا نیز منجر به افزایش سرعت پخت در a پایین شده اما تاخیر در لحظه شروع واکنش داشته و گرمای کل واکنش را به طور قابل توجهی کاهش داده است.

در این پژوهش، به بررسی اثر مقادیر متفاوت (5/1، 1، 5/0، 0 درصد وزنی) از نانوذرات الاستومری بر مدلسازی سینتیک پخت رزین اپوکسی پرداخته شده است. در ابتدا برای بررسی پراکنش نانوذرات در رزین اپوکسی از آزمون SEM استفاده شد. برای برهمکنش احتمالی از FTIR استفاده شد و همچنین برای بررسی ویسکوزیته کمپلکس از آزمون رئومتری (Rheometry) در شرایط همدما 65، 70 و C° 75 استفاده شد. از آزمون DSC برای ارزیابی خواص حرارتی و مدلسازی سینتیک پخت در سه دمای متفاوت 65، 70 و C° 75 در شرایط همدما استفاده شد. بررسی ریخت شناسی نانوکامپوزیت های اپوکسی نشان داد که ظاهر نانوذرات الاستومری به صورت شکل کروی بوده و اندازه ذرات بین 40 تا nm 70 می باشد. نتایج طیف سنج مادون قرمز فوریه نشان داد که که با ایجاد نانوکامپوزیت اپوکسی، طول موج گروه هیدروکسیل (O-H) افزایش می یابد که نشان از پیوند هیدروژنی بین رزین اپوکسی و نانوذرات الاستومری می باشد. نتایج آزمون رئومتری نشان داد که در دمای C° 70، ویسکوزیته کمپلکس نانوکامپوزیت 1 و 5/1 درصد رفتار مشابه یکدیگر را دارند و در این دما ویسکوزیته کمپلکس نانوکامپوزیت های اپوکسی در مقایسه با دیگر دماها، کاهش پیدا کرده است. مدلسازی سینتیک پخت نانوکامپوزیت های اپوکسی بوسیله مدل های درج nام، کمال، و هوری مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج نشان داد که مدل درجه nام توافق بهتری با داده های آزمایشگاهی دارد و همچنین حضور 5/0 و 1 درصد وزنی از نانوذرات الاستومری در رزین اپوکسی انرژی فعال سازی رزین اپوکسی را کاهش می دهد.

رزین اپوکسی، یکی از مهم ترین پلیمرهای گرماسخت که به عنوان چسب، پوشش و ماده زمینه برای کامپوزیتها به دلیل مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی و مواد شیمیایی استفاده می شود. معادلات سینتیک پخت برای ارزیابی و بهینه سازی فرآیند تولید استفاده می شود. واکنش های پیچیده زیادی در زمان فرآیند پخت رزین اپوکسی وجود دارد، بنابراین برای تعیین خواص نهایی رزین های پلیمری، مطالعه سینتیک پخت می تواند کیفیت محصول نهایی را افزایش دهد. انداره کلوخه ای شدن، سرعت همزن، توزیع نانو ذرات و پخت رزین اپوکسی از عوامل مهم و اثر گذار نانو ذرات لوله های کربنی بر خواص مکانیکی رزین اپوکسی می باشند. نمودارهای جریان گرمایی نانو کامپوزیت اپوکسی در حضور 1/0 درصد وزنی نانو لوله کربنی چند دیواره اصلاح شده با گروه آمینی فقط یک نقطه اوج دارند و همچنین گروه آمینی موجود در نانو لوله های کربنی باعث افزایش سرعت پخت می شود. تحرک ملکولی و افزایش گرانروی در انتهای واکنش پخت، دو عامل مهم برای افزایش مقدار انرژی فعالسازی نانو کامپوزیت های اپوکسی می باشد. در این پژوهش به معرفی مدلسازی سینتیک پخت نانو کامپوزیت های اپوکسی واثر اضافه کردن نانو لوله های کربنی و نانو لوله های کربنی بهبود یافته بر ریخت شناسی، خواص رئولوژیکی و مکانیکی، مقدارانرژی فعالسازی، سرعت واکنش پخت، درجه پخت، جریان گرمایی، و مدلسازی سینتیک پخت پرداخته شده است.

در مطالعه حاضر، اثر اندازه ذرات در مقیاس میکرو و نانو بر سینتیک واکنش پخت کامپوزیت لاستیک استایرن بوتادی ان(SBR)/ اکسید روی (ZnO) با استفاده از روش کالریمتری روبشی تفاضلی(DSC) غیر همدما در چهار نرخ حرارت دهی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده با هر دو دیدگاه "با استفاده از مدل" و "بدون مدل" مورد آنالیز قرار گرفت و پارامترهای سه گانه سینتیک پخت شامل انرژی فعالسازی، عامل پیش نمایی و توانهای معادله واکنش پخت بدست آمد. نتایج حاصل از روش های اوزاوا، کیسینجر و بورچارت و دانیل اصلاح شده نشان داد که انرژی فعالسازی و عامل پیش نمایی واکنش پخت استایرن بوتادی ان رابر/ اکسیدروی در حضور نانو ذرات کاهش می یابد. همچنین نتایج این روشها کاهش بیشتر انرژی فعالسازی با افزایش درصد نانو اکسید روی را نشان داد. علاوه بر این نتایج حاصل از روش هم تبدیل نیز کاهش انرژی فعالسازی درحضور نانو اکسید روی را تایید کرد. این کاهش می توانند مربوط به خاصیت فعال کنندگی اکسید روی در حضور یک اسید اشباع و ایجاد کمپلکس ناشی از حضور Zn++ و نقش کاتالیزوری اکسیدروی باشد که با کاهش اندازه ذرات اکسید روی و افزایش سطح تماس کارائی آن بیشتر می شود. هم چنین نتایج نشان داد که همه مدل های استفاده شده از تطابق خوبی با نتایج تجربی بدست آمده در منحنی های تغییرات نرخ تبدیل با دما برخوردارند و به خوبی می توانند رفتار واکنش پخت را پیش بینی نمایند.

در این مطالعه به بررسی اثر نانو ذرات الاستومری بر رفتار حرارتی وسینتیک پخت رزین اپوکسی پرداخته شده است. رفتار حرارتی رزین اپوکسی و نانو کامپوزیت های اپوکسی در سه دمای متفاوت 65، 70، و75 درجه سانتیگراد در شرایط همدما بررسی شد. برای این منظور از آزمونهای میکروسکوپ الکترونی روبشی و گرماسنج پویشی دیفرانسیلی استفاده شد. بررسی ریخت شناسی نانو کامپوزیت های اپوکسی نشان داد که ظاهر نانو ذرات الاستومری به صورت شکل کروی بوده و پخش مناسبی را در ماتریس اپوکسی در هر دو درصد 5. 0و 1 درصد نشان می دهد. بررسی جریان گرمایی رزین اپوکسی و نانو کامپوزیت اپوکسی نشان داد که، در ابتدا افزایش و بعد از رسیدن به یک نقطه بیشینه، کاهش می یابدو با افزودن نانو ذرات الاستومری درجه پخت، آنتالپی کل واکنش و زمان اوج جریان گرمایی افزایش می یابد. مدلسازی سینتیک پخت نشان داد که رزین اپوکسی و نانو کامپوزیت های اپوکسی از مدل درجه n ام تبعیت می کنند و با افزایش میزان حضور نانو ذرات الاستومری، انرژی فعالسازی کاهش می یابد و این نوع نانو ذرات نقش کاتالیزوری در واکنش با رزین اپوکسی ایفا می کنند و داده های آزمایشگاهی با نتایج مدلسازی سینتیک پخت توافق خوبی دارند.

فرایند پخت رزین های اپوکسی با سخت کننده ها، منجر به افزایش چگالی شبکه ای می شود و خواص رزین سخت شده، بسته به شرایط پخت، تحت تاثیر قرار می گیرد. برای بهبود خواص نهایی رزین های اپوکسی، استفاده از نانو ذرات آلی و معدنی پیشنهاد شده است. یکی از نانوذراتی که اخیرا طرفدار یافته، گرافن اکساید و مشتقات آن است. در این مقاله، مدل های متنوع ارایه شده در سینتیک پخت ترکیبات هیبریدی اپوکسی/ نانو ذرات گرافن اکساید، ارزیابی و دلایل انحراف نتایج آزمایشگاهی و تجربی با نتایج مدل سازی تشریح شده است. هم چنین مقایسه هر یک از این مدل ها با نتایج تجربی نشان داده است که مدل سیستاک برگرن و کمال نسبت به سایر مدل ها دارای انطباق بالاتری با نتایج تجربی است و می تواند به عنوان مبنای قابل اتکایی برای توصیف فرایند پخت رزین های اپوکسی حاوی نانو ذرات گرافن اکساید در نظر گرفته شود.

رزین اپوکسی به عنوان پوشش، چسب و ماده زمینه برای کامپوزیتها استفاده می شود و در صنایع اتومبیل، الکترونیک، و ساختمانی کاربرد فراوانی دارد و در ساخت توربین بادی استفاده می شود. اصلاح سطح نانو کامپوزیت های اپوکسی درحضور نانو ذرات سیلیکا، به علت افزایش چسبندگی و پیوند کووالانسی، باعث افزایش استحکام ضربه می شود و همچنین با افزودن نانو ذرات سیلیکا به رزین اپوکسی، مدول یانگ به صورت خطی افزایش می یابد که به دلیل افزایش پراکنش نانو ذرات و کاهش تمرکز تنش می باشد. با افزودن نانو ذرات سیلیکا به رزین اپوکسی دمای بیشینه جریان گرمایی کاهش و سرعت پخت افزایش می یابد و همچنین باعث پهن تر شدن منحنی جریان گرمایی نانو کامپوزیت اپوکسی می شود. حضور نانو ذرات سیلیکا، انرژی اکتیواسیون را کاهش می دهد و نانو ذرات سیلیکا نقش کاتالیزور در واکنش پخت با رزین اپوکسی را دارد. دو عامل مهم درکاهش تخریب حرارتی نانو کامپوزیت های اپوکسی، پراکنش مناسب نانو ذرات و عدم کلوخه ای شدن می باشد. نانو ذرات سیلیکا باعث افزایش دمای بیشینه تخریب گرمایی، پایداری گرمایی و درصد ذغال باقیمانده می شود. در این پژوهش به بررسی سینتیک پخت نانو کامپوزیت های اپوکسی، ریخت شناسی، خواص ریولوژیکی و مکانیکی، انرژی اکتیواسیون، درجه پخت، جریان گرمایی و پایداری گرمایی پرداخته شده است.

رزین اپوکسی به علت ویژگی های فیزیکی مکانیکی ویژه ای که دارد یکی از پرکاربردترین آمیزه های گرما سخت است. دستیابی به این ویژگی ها نیازمند دانستن شرایط پخت این آمیزه ها می باشد. مطالعات به نسبت گسترده ای در زمینه سینتیک پخت آمیزه های اپوکسی مایع/آمین انجام شده و نتیجه آن ها نیز گزارش شده است اما در مورد رزین های اپوکسی جامد تاکنون هیچ گونه مطالعه سنتیکی گزارش نشده است. از آنجا که استفاده از رزین اپوکسی با جرم مولکولی بالا در کاربردهای مختلف صنعتی از جمله آمیزه های پودری بسیار مورد توجه می باشد، از این رو در این پژوهش تاثیر جرم مولکولی رزین بر سینتیک پخت آمیزه های اپوکسی/آمین بررسی شده است. مطالعات سینتیکی با استفاده از دستگاه گرماسنجی روبشی تفاضلی صورت گرفته و تحلیل نتیجه ها به کمک روش بدون مدل ویازوکین صورت گرفته است. نتیجه ها نشان داد که انرژی فعالسازی واکنش پخت آمیزه اپوکسی مایع در زمان فرایند پخت در حدود 48±2 kJ/mol می باشد که در کل فرایند پخت به تقریب ثابت باقی مانده است اما در آمیزه اپوکسی جامد با پیشرفت واکنش پخت میزان انرژی فعالسازی افزایش می یابد و این افزایش در درصد تبدیل بالای 60 درصد بسیار شدید می باشد.

پیش بینی زمان پخت قطعات لاستیکی همواره از مسایل بسیار مهم در صنعت لاستیک به شمار می آید. پیش بینی تاریخچه گرمایی و مقدار پخت در نقاط مختلف قطعه با استفاده از معادلات و مدل های حاکم بر رفتار انتقال گرما و سینتیک پخت یکی از بهترین روش ها برای بهینه سازی فرایند پخت است. در این پژوهش، معادلات انتقال گرما و سینتیک پخت در یک قطعه لاستیکی از راه شبیه سازی رایانه ای با استفاده از توسعه زیربرنامه کمکیUMATHT، به کمک نرم افزار ABAQUS در حالت دوبعدی و در مختصات استوانه ای (متقارن محوری)، در دو مرحله پخت درون قالب و خنک شدن بیرون از قالب حل شده است. در نظر گرفتن وابستگی ضرایب معادله انتقال گرما به دما و مقدار پخت، انجام محاسبات سینتیکی و در نظر گرفتن رسانش تماسی در محل تماس قطعه و قالب برای افزایش دقت مدل از جمله ویژگی های مدل توسعه یافته است. مقایسه بین تاریخچه گرمایی محاسبه شده به کمک مدل با داده های اندازه گیری شده با ترموکوپل نشان داد که مدل از دقت زیادی در پیش بینی نیم رخ دما و در نتیجه مقدار پیش رفت واکنش در هر دو مرحله برخوردار است.